(57)【要約】【課題】  従来の冷凍空調装置は、空調、冷蔵、冷凍が完全に独立しているか、１つの冷凍サイクルで構成されているかで、熱の有効利用が難しく、部品が壊れた場合には冷凍サイクルを停止させるという問題点、また、圧縮機と熱交換器をそれぞれ備えた２つの独立した流路を持ち、それぞれの冷媒が第三の熱交換器で熱交換しながら周囲の空気と熱交換している構成では、空調の暖房時期以外には有効でないという問題点を解決する。【解決手段】  第一の冷媒が循環し前記第一の冷媒が直列に流れる複数の絞り手段を備えた空調用の第一の冷凍サイクルと、第二の冷媒が循環する物品冷却用の第二の冷凍サイクルと、前記第一の冷媒が前記第二の冷媒と熱交換する冷媒冷媒熱交換器と、前記第一の冷凍サイクルの前記複数の絞り手段の間の流路と前記冷媒冷媒熱交換器とを接続する空調側接続配管と、を備えたものである。【選択図】        図３
2006189237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の冷媒が循環する第一の冷凍サイクルに設けられ室内の空調を行う空調用室内熱交換器と、第二の冷媒が循環する前記第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルに設けられ物品の冷蔵または冷凍を行う物品冷却用室内熱交換器と、前記第一の冷凍サイクルの流路を通る前記第一の冷媒が前記第二の冷凍サイクルの流路を通る前記第二の冷媒と熱交換する１つまたは複数の第一の冷媒冷媒熱交換器と、前記第一の冷凍サイクル内の前記空調用室内熱交換器と室外に設置された空調用室外熱交換器との間のいずれかの位置に設けられ前記第一の冷媒が直列に流れるように配置された複数の膨張手段と、前記第一の冷凍サイクルに設けられた前記複数の膨張手段の間の流路のいずれかの位置と前記第一の冷媒冷媒熱交換器の一端とを接続する空調側接続配管と、を備えたことを特徴とする冷凍空調装置。
【請求項２】
前記第一の冷凍サイクル内の前記複数の膨張手段の間の流路に設置され余剰冷媒を溜める第一のレシーバと、を備えたことを特徴とする請求項１に記載の冷凍空調装置。
【請求項３】
前記空調側接続配管の一端は、前記第一のレシーバに直接接続、または前記第一のレシーバと前記複数の膨張手段との間の流路に接続したことを特徴とする請求項２に記載の冷凍空調装置。
【請求項４】
第一の冷媒が循環する第一の冷凍サイクルに設けられ室内の空調を行う空調用室内熱交換器と、第二の冷媒が循環する前記第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルに設けられ物品の冷蔵または冷凍を行う物品冷却用室内熱交換器と、前記第一の冷凍サイクルの流路を通る前記第一の冷媒が前記第二の冷凍サイクルの流路を通る前記第二の冷媒と熱交換する１つまたは複数の第一の冷媒冷媒熱交換器と、前記第二の冷凍サイクル内の室外に設置された物品冷却用室外熱交換器から膨張手段に至る流路のいずれかの位置に設置され余剰冷媒を溜める第二のレシーバと、前記複数の第一の冷媒冷媒熱交換器のうち少なくとも１つを前記第二のレシーバの入口側の流路に接続する接続配管と、を備えたことを特徴とする冷凍空調装置。
【請求項５】
第一の冷媒が循環する第一の冷凍サイクルに設けられ室内の空調を行う空調用室内熱交換器と、第二の冷媒が循環する前記第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルに設けられ物品の冷蔵または冷凍を行う物品冷却用室内熱交換器と、前記第一の冷凍サイクルの流路を通る前記第一の冷媒が前記第二の冷凍サイクルの流路を通る前記第二の冷媒と熱交換する１つまたは複数の第一の冷媒冷媒熱交換器と、前記第二の冷凍サイクル内の室外に設置された物品冷却用室外熱交換器から膨張手段に至る流路のいずれかの位置に設置され余剰冷媒を溜める第二のレシーバと、前記複数の第一の冷媒冷媒熱交換器のうち少なくとも１つを前記第二のレシーバの出口側の流路に接続する接続配管と、を備えたことを特徴とする冷凍空調装置。
【請求項６】
前記第一の冷媒冷媒熱交換器の他端を、前記第一の冷凍サイクルに備えられた圧縮機の吸入側から冷暖房流路切り替え手段までの間の流路に接続したことを特徴とする請求項１から請求項５に記載の冷凍空調装置。
【請求項７】
前記第一の冷媒冷媒熱交換器の他端を、前記第一の冷凍サイクルに備えられた圧縮機の圧縮途中の中圧の流路に接続したことを特徴とする請求項１から請求項５に記載の冷凍空調装置。
【請求項８】
前記第一の冷凍サイクルに直列に接続された複数の圧縮機を備え、前記第一の冷媒冷媒熱交換器の他端を、前記複数の圧縮機の中間の流路に接続したことを特徴とする請求項１から請求項５に記載の冷凍空調装置。
【請求項９】
第一の冷媒が循環する第一の冷凍サイクルに設けられ室内の空調を行う空調用室内熱交換器と、第二の冷媒が循環する前記第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルに設けられ物品の冷蔵または冷凍を行う物品冷却用室内熱交換器と、前記第一の冷凍サイクルの流路を通る前記第一の冷媒が前記第二の冷凍サイクルの流路を通る前記第二の冷媒と熱交換する１つまたは複数の第一の冷媒冷媒熱交換器と、前記第二の冷凍サイクル内の室外に設置された物品冷却用室外熱交換器と前記物品冷却用室内熱交換器との間のいずれかの位置に設けられ前記第二の冷媒が直列に流れるように配置された複数の膨張手段と、前記複数の膨張手段の間の流路に設置された余剰冷媒を溜める第二のレシーバと、を備えたことを特徴とする冷凍空調装置。
【請求項１０】
第一の冷媒が循環する第一の冷凍サイクルに設けられ室内の空調を行う空調用室内熱交換器と、第二の冷媒が循環する前記第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルに設けられ物品の冷蔵を行う物品冷蔵用室内熱交換器と、第三の冷媒が循環する前記第一の冷凍サイクルおよび前記第二の冷凍サイクルと独立な第三の冷凍サイクルに設けられ物品の冷凍を行う物品冷凍用室内熱交換器と、前記第一の冷凍サイクルの流路を通る前記第一の冷媒が前記第二の冷凍サイクルの流路を通る前記第二の冷媒と熱交換する第一の冷媒冷媒熱交換器と、前記第二の冷凍サイクルの流路を通る前記第二の冷媒が前記第三の冷凍サイクルの流路を通る前記第三の冷媒と熱交換する第二の冷媒冷媒熱交換器と、を備えたことを特徴とする冷凍空調装置。
【請求項１１】
前記第一の冷凍サイクルが室内の暖房運転を行う際、前記第一の冷媒の蒸発温度が室外の空気温度よりも高い温度で運転できるように前記第一の冷凍サイクルが構成されており、かつ前記第三の冷媒の凝縮温度が室外の空気温度よりも低い温度で運転できるように前記第三の冷凍サイクルが構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の冷凍空調装置。
【請求項１２】
前記第一の冷凍サイクルに接続され前記第一の冷媒冷媒熱交換器の全部または一部に対し前記第一の冷媒をバイパスさせるバイパス路と、を備えたことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかに記載の冷凍空調装置。
【請求項１３】
前記第一の冷凍サイクルが冷房運転を行う際、前記第一の冷媒を前記バイパス路に流すことを特徴とする請求項１２に記載の冷凍空調装置。
【請求項１４】
前記第一の冷媒冷媒熱交換器を複数備え、前記複数の第一の冷媒冷媒熱交換器の前記第一の冷凍サイクル側のそれぞれの出口流路に出口温度測定手段を備えたことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかに記載の冷凍空調装置。
【請求項１５】
前記複数の出口温度検出手段に基づき、前記第一の冷凍サイクルにおける冷媒温度検出位置を切り替えることにより、前記第一の冷媒冷媒熱交換器での熱交換量を変化させることを特徴とする請求項１４に記載の冷凍空調装置。
【請求項１６】
前記第二の冷凍サイクルに接続され前記第一の冷媒冷媒熱交換器の全部または一部に対し前記第二の冷媒をバイパスさせるバイパス路と、を備えたことを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかに記載の冷凍空調装置。
【請求項１７】
前記第一の冷凍サイクルが冷房運転を行う際、前記第二の冷媒を前記バイパス路に流すことを特徴とする請求項１６に記載の冷凍空調装置。
【請求項１８】
前記第一の冷凍サイクルに接続され前記第一の冷媒の一部を前記空調用室外熱交換器にバイパスさせる除霜用バイパス路と、前記除霜用バイパス路に設けられた除霜用開閉手段と、前記除霜用バイパス路に設けられ前記第一の冷媒を減圧させる除霜用絞り手段と、を備えたことを特徴とする請求項１から請求項１７のいずれかに記載の冷凍空調装置。
【請求項１９】
前記第一の冷媒冷媒熱交換器と前記第一の冷凍サイクルの流路とを接続する配管のいずれかの位置に設けられ、前記第一の冷媒冷媒熱交換器を前記第一の冷凍サイクルから着脱可能にする接続口と、を備えたことを特徴とする請求項１から請求項１８のいずれかに記載の冷凍空調装置。
【請求項２０】
前記第一の冷媒冷媒熱交換器と前記第二の冷凍サイクルの流路とを接続する配管のいずれかの位置に設けられ、前記第一の冷媒冷媒熱交換器を前記第二の冷凍サイクルから着脱可能にする接続口と、を備えたことを特徴とする請求項１から請求項１８のいずれかに記載の冷凍空調装置。
【請求項２１】
第一の冷媒が循環する第一の冷凍サイクルに設けられ室内の空調を行う空調用室内熱交換器と、室外に設置された空調用室外熱交換器と、第二の冷媒が循環する前記第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルに設けられ物品の冷蔵または冷凍を行う物品冷却用室内熱交換器と、前記第一の冷凍サイクルの流路を通る前記第一の冷媒が前記第二の冷凍サイクルの流路を通る前記第二の冷媒と熱交換する１つまたは複数の第一の冷媒冷媒熱交換器と、前記第一の冷凍サイクルに接続され前記第一の冷媒の一部を前記空調用室外熱交換器にバイパスさせる除霜用バイパス路と、前記除霜用バイパス路に設けられた除霜用開閉手段と、前記除霜用バイパス路に設けられ前記第一の冷媒を減圧させる除霜用絞り手段と、備えた冷凍空調装置に対し、前記第一の冷凍サイクルの暖房運転中に前記空調用室内熱交換器を凝縮器として作用させ前記第一の冷媒冷媒熱交換器を蒸発器として作用させて室内の暖房を行うステップと、前記第一の冷媒冷媒熱交換器にて第一の冷媒と第二の冷媒との熱交換を行いながら前記第二の冷凍サイクルにて冷蔵もしくは冷凍運転を行うステップと、前記除霜用開閉弁を開き前記除霜用バイパス路を介して前記第一の冷媒の一部を前記空調用室外熱交換器に流すことで室内の暖房運転を継続しながら前記空調用室外熱交換器の除霜を行うステップと、を備えたことを特徴とする冷凍空調装置の運転方法。
【請求項２２】
第一の冷媒が循環する複数設けられた第一の冷凍サイクルに設けられ室内の空調を行う空調用室内熱交換器と、第二の冷媒が循環する前記第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルに設けられ物品の冷蔵または冷凍を行う物品冷却用室内熱交換器と、前記複数の第一の冷凍サイクルのうち少なくとも一つの冷凍サイクルを通る第一の冷媒が第二の冷凍サイクルを通る前記第二の冷媒と熱源側にて熱交換をする第一の冷媒冷媒熱交換器と、を備え、暖房時は前記第一の冷媒冷媒熱交換器と熱交換を行う第一の冷凍サイクルの流路への冷媒の流れを行う運転を優先することを特徴とする冷凍空調装置の運転方法。
【請求項２３】
第一の冷媒が循環する第一の冷凍サイクルに設けられ室内の空調を行う空調用室内熱交換器と、第二の冷媒が循環する前記第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルに設けられ物品の冷蔵または冷凍を行う物品冷却用室内熱交換器と、前記第一の冷凍サイクルを通る前記第一の冷媒が前記第二の冷凍サイクルを通る前記第二の冷媒と熱源側にて熱交換をする第一の冷媒冷媒熱交換器と、を備え、前記第一の冷媒冷媒熱交換器の稼動時には、前記第二の冷凍サイクルの圧縮機の蒸発温度制御目標値を、前記第二の冷凍サイクルの過冷却量に応じて変化させることを特徴とする冷凍空調装置の運転方法。
【請求項２４】
第一の冷媒が循環する複数設けられた第一の冷凍サイクルに設けられ室内の空調を行う空調用室内熱交換器と、第二の冷媒が循環する前記第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルに設けられ物品の冷蔵を行う物品冷蔵用室内熱交換器と、第三の冷媒が循環する前記第一の冷凍サイクルおよび前記第二の冷凍サイクルと独立な第三の冷凍サイクルに設けられ物品の冷凍を行う物品冷凍用室内熱交換器と、前記第一の冷凍サイクルの流路を通る前記第一の冷媒が前記第二の冷凍サイクルの流路を通る前記第二の冷媒と熱交換する第一の冷媒冷媒熱交換器と、前記第二の冷凍サイクルの流路を通る前記第二の冷媒が前記第三の冷凍サイクルの流路を通る前記第三の冷媒と熱交換する第二の冷媒冷媒熱交換器と、を備え、前記第二の冷凍サイクル内の冷蔵用圧縮機はインバータにて能力を調整しながら冷蔵運転を行うステップと、前記第三の冷凍サイクル内の冷凍用圧縮機は一定周波数にて動作させ前記冷凍用圧縮機の吸入圧力が設定下限圧力になったら動作を停止し設定上限圧力になったら動作を開始するよう制御するステップと、を備えたことを特徴とする冷凍空調装置の運転方法。
【請求項２５】
室内の空調に用いられる第一の冷媒が循環する１つまたは複数設けられた第一の冷凍サイクルと、物品の冷蔵または冷凍に用いられる第二の冷媒が循環する前記第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルと、前記１つの第一の冷凍サイクルを通る第一の冷媒または前記複数の第一の冷凍サイクルのうち少なくとも一つの冷凍サイクルを通る第一の冷媒が第二の冷凍サイクルを通る前記第二の冷媒と熱源側にて熱交換をする冷媒冷媒熱交換器と、を備えた冷凍空調装置であって、前記第一の冷凍サイクルおよび前記冷媒冷媒熱交換器を第一の筐体に収め、前記第二の冷凍サイクルを第二の筐体に収め、前記第一の筐体内の前記第二の冷凍サイクルの配管と前記第二の筐体内の前記第二の冷凍サイクルの配管とを接続したことを特徴とする冷凍空調装置の製造方法。
【請求項２６】
室内の空調に用いられる第一の冷媒が循環する１つまたは複数設けられた第一の冷凍サイクルと、物品の冷蔵または冷凍に用いられる第二の冷媒が循環する前記第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルと、前記１つの第一の冷凍サイクルを通る第一の冷媒または前記複数の第一の冷凍サイクルのうち少なくとも一つの冷凍サイクルを通る第一の冷媒が第二の冷凍サイクルを通る前記第二の冷媒と熱源側にて熱交換をする冷媒冷媒熱交換器と、を備えた冷凍空調装置であって、前記第一の冷凍サイクルを第一の筐体に収め、前記第二の冷凍サイクルおよび前記冷媒冷媒熱交換器を第二の筐体に収め、前記第一の筐体内の前記第一の冷凍サイクルの配管と前記第二の筐体内の前記第一の冷凍サイクルの配管とを接続したことを特徴とする冷凍空調装置の製造方法。
【請求項２７】
室内の空調に用いられる第一の冷媒が循環する１つまたは複数設けられた第一の冷凍サイクルと、物品の冷蔵または冷凍に用いられる第二の冷媒が循環する前記第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルと、前記１つの第一の冷凍サイクルを通る第一の冷媒または前記複数の第一の冷凍サイクルのうち少なくとも一つの冷凍サイクルを通る第一の冷媒が第二の冷凍サイクルを通る前記第二の冷媒と熱源側にて熱交換をする冷媒冷媒熱交換器と、を備えた冷凍空調装置であって、前記第一の冷凍サイクルおよび前記冷媒冷媒熱交換器を第一の筐体および別筐体に分けて収め、前記第二の冷凍サイクルを第二の筐体および前記別筐体に分けて収め、前記第一の筐体内の前記第二の冷凍サイクルの配管と前記第二の筐体内の前記第二の冷凍サイクルの配管とを接続したことを特徴とする冷凍空調装置の製造方法。
【請求項２８】
室内の空調に用いられる第一の冷媒が循環する１つまたは複数設けられた第一の冷凍サイクルと、物品の冷蔵または冷凍に用いられる第二の冷媒が循環する前記第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルと、前記１つの第一の冷凍サイクルを通る第一の冷媒または前記複数の第一の冷凍サイクルのうち少なくとも一つの冷凍サイクルを通る第一の冷媒が第二の冷凍サイクルを通る前記第二の冷媒と熱源側にて熱交換をする冷媒冷媒熱交換器と、を備えた冷凍空調装置であって、前記第一の冷凍サイクルを第一の筐体および別筐体に分けて収め、前記第二の冷凍サイクルおよび前記冷媒冷媒熱交換器を第二の筐体および前記別筐体に分けて収め、前記第一の筐体内の前記第一の冷凍サイクルの配管と前記第二の筐体内の前記第一の冷凍サイクルの配管とを接続したことを特徴とする冷凍空調装置の製造方法。
【請求項２９】
室内の空調に用いられる第一の冷媒が循環する１つまたは複数設けられた第一の冷凍サイクルと、物品の冷蔵または冷凍に用いられる第二の冷媒が循環する前記第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルと、前記１つの第一の冷凍サイクルを通る第一の冷媒または前記複数の第一の冷凍サイクルのうち少なくとも一つの冷凍サイクルを通る第一の冷媒が第二の冷凍サイクルを通る前記第二の冷媒と熱源側にて熱交換をする冷媒冷媒熱交換器と、を備えた冷凍空調装置であって、前記第一の冷凍サイクルおよび前記冷媒冷媒熱交換器を第一の筐体および別筐体に分けて収め、前記第二の冷凍サイクルを第二の筐体および前記別筐体に分けて収め、前記第一の筐体内の前記第一の冷凍サイクルの配管と前記別筐体内の前記第一の冷凍サイクルの配管とを接続し、前記第二の筐体内の前記第二の冷凍サイクルの配管と前記別筐体内の前記第二の冷凍サイクルの配管とを接続したことを特徴とする冷凍空調装置の製造方法。
【請求項３０】
第二の冷媒が循環する第二の冷凍サイクルに設けられ物品の冷蔵を行う物品冷蔵用室内熱交換器と、第三の冷媒が循環する前記第二の冷凍サイクルと独立な第三の冷凍サイクルに設けられ物品の冷凍を行う物品冷凍用室内熱交換器と、前記第二の冷凍サイクルの流路を通る前記第二の冷媒が前記第三の冷凍サイクルの流路を通る前記第三の冷媒と熱交換する第二の冷媒冷媒熱交換器と、を備えたことを特徴とする冷凍装置。
【請求項３１】
物品の冷蔵に用いられる第二の冷媒が循環する第二の冷凍サイクルと、冷凍に用いられる第三の冷媒が循環する前記第二の冷凍サイクルと独立な第三の冷凍サイクルと、前記第二の冷凍サイクルを通る第二の冷媒が第三の冷凍サイクルを通る前記第三の冷媒と熱源側にて熱交換をする第二の冷媒冷媒熱交換器と、を備えた冷凍装置であって、前記第二の冷凍サイクルを第二の筐体に収め、前記第三の冷凍サイクルおよび前記第二の冷媒冷媒熱交換器を第三の筐体に収め、前記第二の筐体内の前記第二の冷凍サイクルの配管と前記第三の筐体内の前記第二の冷凍サイクルの配管とを接続したことを特徴とする冷凍装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンビニエンスストア等の店舗等に使用する冷凍空調装置、該装置の運転方法、該装置の製造方法、冷凍装置、該装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
これまで、冷凍空調装置は、店内に設置され、食品を冷蔵あるいは冷凍するショーケースと冷凍機で冷凍サイクルを構成し、一方、店内の空調を行う空調室内機と空調室外機で別の冷凍サイクルを構成し、ショーケースと冷凍機および空調機において、各冷凍サイクルが完全に独立して設けられ、稼動させていた。
しかしながら、圧縮機を複数設け、空調、冷蔵、冷凍を１つの冷凍サイクルで構成し、同じ冷媒を循環させる冷凍空調装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、別の冷凍空調装置として、冷凍機と空調機において圧縮機、凝縮器、蒸発器を備えた冷媒回路をそれぞれ別々に独立して構成し、各冷媒回路中の冷媒が互いに熱交換を行う熱交換器を備えたものが提案されている（例えば、特許文献２参照）。さらに、空調機の運転モード変更時に、冷媒回路の複数の開閉弁を切替えて、上記交換器での熱交換状態およびシステムの運転状態を最適に保つ構成が提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００４】
さらに、別の冷凍空調装置として、冷凍機と空調機において圧縮機と熱交換器を備えた冷媒回路をそれぞれ別々に独立して構成し、各冷媒回路中の冷媒が熱交換器で周囲の空気と熱交換するものが提案されている（例えば、特許文献３参照）。
また、冷凍空調装置において、冷蔵用の冷媒を分流し冷凍用の圧縮機を用いることで冷凍負荷をまかなう構成が提案されている（例えば、特許文献１および特許文献４参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３５７３６７号公報（図１）
【特許文献２】特開２００３−４３２１号公報（図１）
【特許文献３】特開２００１−２８９５３２号公報（図１２）
【特許文献４】特開２００４−１７０００１号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の冷凍空調装置では、空調、冷蔵、冷凍が完全に独立した冷凍サイクルにて運転されており、各冷凍サイクル相互間の熱の有効利用が行われていないため、省エネ化が図られていないという問題点があった。また、空調、冷蔵、冷凍などの設備を増強する場合には、更に別の独立した冷凍サイクルを追加しなければならないため、スペース上などの物理的な制約が生じ、費用もかかるため、設備の増強が簡単に行えず、また、コンパクト化も困難であるという問題点があった。
【０００７】
次に、特許文献１に示す冷凍空調装置では、以下の問題点があった。
空調、冷蔵、冷凍が１つの冷凍サイクルで構成されているため、危険分散がなされていない、すなわち、空調用として使用している圧縮機や膨張手段やその他の冷凍サイクルを構成している部品が壊れた場合に、たとえ圧縮機が複数設けられ、そのうちの一部が壊れたとしても、修理中は冷凍サイクルを停止させざるを得ないため、システムが独立していれば影響のないはずの店内のショーケース内にある冷凍食品や生鮮食品等の冷却を維持できなくなってしまう。
また、空調、冷蔵、冷凍など設備の拡張が容易に行えず、設備の性能を向上させるにはシステム設計を全部やり直さなければならず、永続的に高性能を発揮できるようにするのは容易ではない。
【０００８】
さらに、外気温などの周囲環境や空調負荷などの変化時に全体の熱量のバランスをとるために、頻繁にモード切替を行わなければならず、モード切替に伴い無駄なエネルギー損失が発生してしまい、またモード切替時の安定性にも欠けてしまう。
また、同一の冷媒を熱源側の熱交換器一つに循環させているため、暖房をフルに運転している特定の時期（冬期）のみ効率が良くなるという効果が得られるが、暖房運転以外の運転モードでは無駄な損失が大きい。また、冷蔵側の冷凍効果（冷却能力）が空調側の影響を受けてしまい、高圧（モニエル線図における冷凍サイクルの高圧側）が高くなると冷蔵側の冷凍効果が小さくなり、十分な冷却能力が得られない。
【０００９】
次に、特許文献２に示す冷凍空調装置では、以下の問題点があった。
空調側冷凍サイクルと冷凍機側冷凍サイクルがそれぞれ独立して運転可能であるため、特許文献１の冷凍空調装置のような問題点はないが、空調機が暖房時に冷凍機の排熱を回収する熱交換器と、外気から吸熱する熱交換器の２つの熱交換器が設置されているため、蒸発温度を外気温度よりも高くすることができず、それ程効率がよくならない。
【００１０】
次に、特許文献３に示す冷凍空調装置では、以下の問題点があった。
同一の冷媒使用に基づく問題点は無いが、相手方の冷媒との熱交換の他に周囲空気とも熱交換を行うため、特許文献２の冷凍空調装置と同様に空調機が暖房時に蒸発温度を外気温度よりも高くすることができずそれ程効率がよくならない。また、熱源側の熱交換器は常に相互に熱交換しているため、暖房運転を行う時期以外の運転時期では同一の冷媒使用による熱交換の効果が得られない。さらに、簡単に設備を拡張することができない。
【００１１】
次に、特許文献４に示す冷凍空調装置では、以下の問題点があった。
最適な運転状態を維持するために必要な開閉弁の数が多く、機器コストが高くなり、かつ制御も煩雑になるとともに、モード切り替え時の安定性や機器の信頼性に欠けてしまう。また、冷蔵用の冷凍サイクルで使用する冷媒や冷凍機油と冷凍用の冷凍サイクルで使用する冷媒や冷凍機油とを同一のものを使用しなければならず、機器変更時の自由度に制約がある。
【００１２】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、スペースが小さく、簡単な装置で、且つ、どのような運転状態でもエネルギーに無駄のない最適な運転が可能な冷凍空調装置およびその運転方法を得るものである。
また、既設機などに対して安価に、簡単な構造で設備の変更を行うとともにその変更時にエネルギー低減が可能な冷凍空調装置を得るものである。
【００１３】
さらに、簡単な制御で安定性の高い運転を実現し、信頼性の高い冷凍空調装置を得るものである。
また、空調機、冷蔵用冷凍機、冷凍用冷凍機それぞれに最適な冷媒および冷凍機油を用いてシステムを構成することができ、機器構成の自由度の高いシステムを得るとともに、永続的に最高の性能を発揮できる機器構成にすることができる冷凍空調装置を得るものである。
また、組み立てがし易く、工事性のよい冷凍空調装置の製造方法を得るものである。
また、省エネ効果のある冷凍装置を得るものである。
また、コンパクトな筐体とすることができる冷凍装置の製造方法を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明に係る冷凍空調装置においては、第一の冷媒が循環する第一の冷凍サイクルに設けられ室内の空調を行う空調用室内熱交換器と、第二の冷媒が循環する前記第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルに設けられ物品の冷蔵または冷凍を行う物品冷却用室内熱交換器と、前記第一の冷凍サイクルの流路を通る前記第一の冷媒が前記第二の冷凍サイクルの流路を通る前記第二の冷媒と熱交換する１つまたは複数の第一の冷媒冷媒熱交換器と、前記第一の冷凍サイクル内の前記空調用室内熱交換器と室外に設置された空調用室外熱交換器との間のいずれかの位置に設けられ前記第一の冷媒が直列に流れるように配置された複数の膨張手段と、前記第一の冷凍サイクルに設けられた前記複数の膨張手段の間の流路のいずれかの位置と前記第一の冷媒冷媒熱交換器とを接続する空調側接続配管と、を備えたものである。
【００１５】
また、第一の冷媒が循環する第一の冷凍サイクルに設けられ室内の空調を行う空調用室内熱交換器と、第二の冷媒が循環する前記第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルに設けられ物品の冷蔵または冷凍を行う物品冷却用室内熱交換器と、前記第一の冷凍サイクルの流路を通る前記第一の冷媒が前記第二の冷凍サイクルの流路を通る前記第二の冷媒と熱交換する１つまたは複数の第一の冷媒冷媒熱交換器と、前記第二の冷凍サイクル内の室外に設置された物品冷却用室外熱交換器から膨張手段に至る流路のいずれかの位置に設置され余剰冷媒を溜める第二のレシーバと、前記複数の第一の冷媒冷媒熱交換器のうち少なくとも１つを前記第二のレシーバの入口側の流路に接続する接続配管と、を備えたものである。
【００１６】
また、第一の冷媒が循環する第一の冷凍サイクルに設けられ室内の空調を行う空調用室内熱交換器と、第二の冷媒が循環する前記第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルに設けられ物品の冷蔵または冷凍を行う物品冷却用室内熱交換器と、前記第一の冷凍サイクルの流路を通る前記第一の冷媒が前記第二の冷凍サイクルの流路を通る前記第二の冷媒と熱交換する１つまたは複数の第一の冷媒冷媒熱交換器と、前記第二の冷凍サイクル内の室外に設置された物品冷却用室外熱交換器から膨張手段に至る流路のいずれかの位置に設置され余剰冷媒を溜める第二のレシーバと、前記複数の第一の冷媒冷媒熱交換器のうち少なくとも１つを前記第二のレシーバの出口側の流路に接続する接続配管と、を備えたものである。
【００１７】
さらに、第一の冷媒が循環する第一の冷凍サイクルに設けられ室内の空調を行う空調用室内熱交換器と、第二の冷媒が循環する前記第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルに設けられ物品の冷蔵または冷凍を行う物品冷却用室内熱交換器と、前記第一の冷凍サイクルの流路を通る前記第一の冷媒が前記第二の冷凍サイクルの流路を通る前記第二の冷媒と熱交換する１つまたは複数の第一の冷媒冷媒熱交換器と、前記第二の冷凍サイクル内の室外に設置された物品冷却用室外熱交換器と前記物品冷却用室内熱交換器との間のいずれかの位置に設けられ前記第二の冷媒が直列に流れるように配置された複数の膨張手段と、前記複数の膨張手段の間の流路に設置された余剰冷媒を溜める第二のレシーバと、を備えたものである。
【００１８】
また、第一の冷媒が循環する第一の冷凍サイクルに設けられ室内の空調を行う空調用室内熱交換器と、第二の冷媒が循環する前記第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルに設けられ物品の冷蔵を行う物品冷蔵用室内熱交換器と、第三の冷媒が循環する前記第一の冷凍サイクルおよび前記第二の冷凍サイクルと独立な第三の冷凍サイクルに設けられ物品の冷凍を行う物品冷凍用室内熱交換器と、前記第一の冷凍サイクルの流路を通る前記第一の冷媒が前記第二の冷凍サイクルの流路を通る前記第二の冷媒と熱交換する第一の冷媒冷媒熱交換器と、前記第二の冷凍サイクルの流路を通る前記第二の冷媒が前記第三の冷凍サイクルの流路を通る前記第三の冷媒と熱交換する第二の冷媒冷媒熱交換器と、を備えたものである。
【００１９】
この発明に係る冷凍空調装置の運転方法においては、第一の冷媒が循環する第一の冷凍サイクルに設けられ室内の空調を行う空調用室内熱交換器と、室外に設置された空調用室外熱交換器と、第二の冷媒が循環する前記第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルに設けられ物品の冷蔵または冷凍を行う物品冷却用室内熱交換器と、前記第一の冷凍サイクルの流路を通る前記第一の冷媒が前記第二の冷凍サイクルの流路を通る前記第二の冷媒と熱交換する１つまたは複数の第一の冷媒冷媒熱交換器と、前記第一の冷凍サイクルに接続され前記第一の冷媒の一部を前記空調用室外熱交換器にバイパスさせる除霜用バイパス路と、前記除霜用バイパス路に設けられた除霜用開閉手段と、前記除霜用バイパス路に設けられ前記第一の冷媒を減圧させる除霜用絞り手段と、備えた冷凍空調装置に対し、前記第一の冷凍サイクルの暖房運転中に前記空調用室内熱交換器を凝縮器として作用させ前記第一の冷媒冷媒熱交換器を蒸発器として作用させて室内の暖房を行うステップと、前記第一の冷媒冷媒熱交換器にて第一の冷媒と第二の冷媒との熱交換を行いながら前記第二の冷凍サイクルにて冷蔵もしくは冷凍運転を行うステップと、前記除霜用開閉弁を開き前記除霜用バイパス路を介して前記第一の冷媒の一部を前記空調用室外熱交換器に流すことで室内の暖房運転を継続しながら前記空調用室外熱交換器の除霜を行うステップと、を備えたものである。
【００２０】
また、第一の冷媒が循環する複数設けられた第一の冷凍サイクルに設けられ室内の空調を行う空調用室内熱交換器と、第二の冷媒が循環する前記第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルに設けられ物品の冷蔵または冷凍を行う物品冷却用室内熱交換器と、前記複数の第一の冷凍サイクルのうち少なくとも一つの冷凍サイクルを通る第一の冷媒が第二の冷凍サイクルを通る前記第二の冷媒と熱源側にて熱交換をする第一の冷媒冷媒熱交換器と、を備え、暖房時は前記第一の冷媒冷媒熱交換器と熱交換を行う第一の冷凍サイクルの流路への冷媒の流れを行う運転を優先するようにしたものである。
【００２１】
また、第一の冷媒が循環する第一の冷凍サイクルに設けられ室内の空調を行う空調用室内熱交換器と、第二の冷媒が循環する前記第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルに設けられ物品の冷蔵または冷凍を行う物品冷却用室内熱交換器と、前記第一の冷凍サイクルを通る前記第一の冷媒が前記第二の冷凍サイクルを通る前記第二の冷媒と熱源側にて熱交換をする第一の冷媒冷媒熱交換器と、を備え、前記第一の冷媒冷媒熱交換器の稼動時には、前記第二の冷凍サイクルの圧縮機の蒸発温度制御目標値を、前記第二の冷凍サイクルの過冷却量に応じて変化させるものである。
【００２２】
さらに、第一の冷媒が循環する複数設けられた第一の冷凍サイクルに設けられ室内の空調を行う空調用室内熱交換器と、第二の冷媒が循環する前記第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルに設けられ物品の冷蔵を行う物品冷蔵用室内熱交換器と、第三の冷媒が循環する前記第一の冷凍サイクルおよび前記第二の冷凍サイクルと独立な第三の冷凍サイクルに設けられ物品の冷凍を行う物品冷凍用室内熱交換器と、前記第一の冷凍サイクルの流路を通る前記第一の冷媒が前記第二の冷凍サイクルの流路を通る前記第二の冷媒と熱交換する第一の冷媒冷媒熱交換器と、前記第二の冷凍サイクルの流路を通る前記第二の冷媒が前記第三の冷凍サイクルの流路を通る前記第三の冷媒と熱交換する第二の冷媒冷媒熱交換器と、を備え、前記第二の冷凍サイクル内の冷蔵用圧縮機はインバータにて能力を調整しながら冷蔵運転を行うステップと、前記第三の冷凍サイクル内の冷凍用圧縮機は一定周波数にて動作させ前記冷凍用圧縮機の吸入圧力が設定下限圧力になったら動作を停止し設定上限圧力になったら動作を開始するよう制御するステップと、を備えたものである。
【００２３】
この発明に係る冷凍空調装置の製造方法においては、室内の空調に用いられる第一の冷媒が循環する１つまたは複数設けられた第一の冷凍サイクルと、物品の冷蔵または冷凍に用いられる第二の冷媒が循環する前記第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルと、前記１つの第一の冷凍サイクルを通る第一の冷媒または前記複数の第一の冷凍サイクルのうち少なくとも一つの冷凍サイクルを通る第一の冷媒が第二の冷凍サイクルを通る前記第二の冷媒と熱源側にて熱交換をする冷媒冷媒熱交換器と、を備えた冷凍空調装置であって、前記第一の冷凍サイクルおよび前記冷媒冷媒熱交換器を第一の筐体に収め、前記第二の冷凍サイクルを第二の筐体に収め、前記第一の筐体内の前記第二の冷凍サイクルの配管と前記第二の筐体内の前記第二の冷凍サイクルの配管とを接続したものである。
【００２４】
また、室内の空調に用いられる第一の冷媒が循環する１つまたは複数設けられた第一の冷凍サイクルと、物品の冷蔵または冷凍に用いられる第二の冷媒が循環する前記第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルと、前記１つの第一の冷凍サイクルを通る第一の冷媒または前記複数の第一の冷凍サイクルのうち少なくとも一つの冷凍サイクルを通る第一の冷媒が第二の冷凍サイクルを通る前記第二の冷媒と熱源側にて熱交換をする冷媒冷媒熱交換器と、を備えた冷凍空調装置であって、前記第一の冷凍サイクルを第一の筐体に収め、前記第二の冷凍サイクルおよび前記冷媒冷媒熱交換器を第二の筐体に収め、前記第一の筐体内の前記第一の冷凍サイクルの配管と前記第二の筐体内の前記第一の冷凍サイクルの配管とを接続したものである。
【００２５】
さらに、室内の空調に用いられる第一の冷媒が循環する１つまたは複数設けられた第一の冷凍サイクルと、物品の冷蔵または冷凍に用いられる第二の冷媒が循環する前記第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルと、前記１つの第一の冷凍サイクルを通る第一の冷媒または前記複数の第一の冷凍サイクルのうち少なくとも一つの冷凍サイクルを通る第一の冷媒が第二の冷凍サイクルを通る前記第二の冷媒と熱源側にて熱交換をする冷媒冷媒熱交換器と、を備えた冷凍空調装置であって、前記第一の冷凍サイクルおよび前記冷媒冷媒熱交換器を第一の筐体および別筐体に分けて収め、前記第二の冷凍サイクルを第二の筐体および前記別筐体に分けて収め、前記第一の筐体内の前記第二の冷凍サイクルの配管と前記第二の筐体内の前記第二の冷凍サイクルの配管とを接続したものである。
【００２６】
また、室内の空調に用いられる第一の冷媒が循環する１つまたは複数設けられた第一の冷凍サイクルと、物品の冷蔵または冷凍に用いられる第二の冷媒が循環する前記第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルと、前記１つの第一の冷凍サイクルを通る第一の冷媒または前記複数の第一の冷凍サイクルのうち少なくとも一つの冷凍サイクルを通る第一の冷媒が第二の冷凍サイクルを通る前記第二の冷媒と熱源側にて熱交換をする冷媒冷媒熱交換器と、を備えた冷凍空調装置であって、前記第一の冷凍サイクルを第一の筐体および別筐体に分けて収め、前記第二の冷凍サイクルおよび前記冷媒冷媒熱交換器を第二の筐体および前記別筐体に分けて収め、前記第一の筐体内の前記第一の冷凍サイクルの配管と前記第二の筐体内の前記第一の冷凍サイクルの配管とを接続したものである。
【００２７】
また、室内の空調に用いられる第一の冷媒が循環する１つまたは複数設けられた第一の冷凍サイクルと、物品の冷蔵または冷凍に用いられる第二の冷媒が循環する前記第一の冷凍サイクルと独立な第二の冷凍サイクルと、前記１つの第一の冷凍サイクルを通る第一の冷媒または前記複数の第一の冷凍サイクルのうち少なくとも一つの冷凍サイクルを通る第一の冷媒が第二の冷凍サイクルを通る前記第二の冷媒と熱源側にて熱交換をする冷媒冷媒熱交換器と、を備えた冷凍空調装置であって、前記第一の冷凍サイクルおよび前記冷媒冷媒熱交換器を第一の筐体および別筐体に分けて収め、前記第二の冷凍サイクルを第二の筐体および前記別筐体に分けて収め、前記第一の筐体内の前記第一の冷凍サイクルの配管と前記別筐体内の前記第一の冷凍サイクルの配管とを接続し、前記第二の筐体内の前記第二の冷凍サイクルの配管と前記別筐体内の前記第二の冷凍サイクルの配管とを接続したものである。
【００２８】
この発明に係る冷凍装置においては、第二の冷媒が循環する第二の冷凍サイクルに設けられ物品の冷蔵を行う物品冷蔵用室内熱交換器と、第三の冷媒が循環する前記第二の冷凍サイクルと独立な第三の冷凍サイクルに設けられ物品の冷凍を行う物品冷凍用室内熱交換器と、前記第二の冷凍サイクルの流路を通る前記第二の冷媒が前記第三の冷凍サイクルの流路を通る前記第三の冷媒と熱交換する第二の冷媒冷媒熱交換器と、を備えたものである。
【００２９】
この発明に係る冷凍装置の製造方法においては、物品の冷蔵に用いられる第二の冷媒が循環する第二の冷凍サイクルと、冷凍に用いられる第三の冷媒が循環する前記第二の冷凍サイクルと独立な第三の冷凍サイクルと、前記第二の冷凍サイクルを通る第二の冷媒が第三の冷凍サイクルを通る前記第三の冷媒と熱源側にて熱交換をする第二の冷媒冷媒熱交換器と、を備えた冷凍装置であって、前記第二の冷凍サイクルを第二の筐体に収め、前記第三の冷凍サイクルおよび前記第二の冷媒冷媒熱交換器を第三の筐体に収め、前記第二の筐体内の前記第二の冷凍サイクルの配管と前記第三の筐体内の前記第二の冷凍サイクルの配管とを接続したものである。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の冷凍空調装置は、スペースが小さく、簡単な装置で、且つ、エネルギーを低減できる装置が得られる。また、どのような運転状態でも安定した制御が行えるとともにエネルギーに無駄のない最適な運転が可能な冷凍空調装置およびその方法が得られる。また、フレキシブルな設備変更などの使いやすい冷凍空調装置が得られ、さらに、どのような状況に対してもエネルギーが少ない運転方法を行うことができる。さらに、また、組み立てがし易く、工事性のよい冷凍空調装置の製造方法が得られる。また、省エネ効果のある冷凍装置が得られる。また、筐体をコンパクトにできる冷凍装置の製造方法が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
実施の形態１．
第１に、この発明の冷凍空調装置をコンビニエンスストア等の店舗の空調・冷蔵機器に接続した構成について説明する。
図１はこの発明を実施するための実施の形態１における冷凍空調装置をコンビニエンスストア等の店舗の空調・冷蔵機器へ接続した図である。図１において、店舗１４内に空調用室内吹出口１２ｃと冷蔵用ショーケース１３がそれぞれ複数台配置されている。空調用室内吹出口１２ｃは室内に空気を搬送する空調用吹出ダクト１２ｂを介して空調用室内機１２ａに接続されており、空調用室内機１２ａは空調用室外機１０および空調冷蔵一体機１１に、冷蔵用ショーケース１３は空調冷蔵一体機１１にそれぞれ接続され、冷蔵用ショーケース１３で食品や飲料を常時冷蔵あるいは冷凍しながら、空調機では外気温度に応じて室内を冷房あるいは暖房している。
【００３２】
なお、図１では、空調用室外機１０および空調冷蔵一体機１１が１つの空調用室内機１２ａに接続され、空調された空気を室内に搬送する構成を示したが、別の構成として、空調用室内機１２ａを直接天井などに設置してもよい。図２は空調用室内機を直接天井に設置した場合において、冷凍空調装置をコンビニエンスストア等の店舗の空調・冷蔵機器へ接続した図であり、空調用室外機１０、空調冷蔵一体機１１と接続される空調用室内機１２ａはそれぞれ何台あっても構わない。
【００３３】
第２に、この発明の冷凍空調装置の冷媒回路および概要動作について説明する。
図３は図１の冷媒回路図であり、空調冷蔵一体機１１の冷媒回路図を示す。図３において、空調用の冷媒回路と冷蔵用の冷媒回路の２つの独立した冷媒回路が有り、その双方が第一の冷媒冷媒熱交換器である空調−冷蔵熱交換器４１に接続され、そこで双方の冷媒が混じることなく、熱交換を行うように構成されている。なお、図３において、空調用室内機１２ａが１台の場合を説明するが、複数台でもよいことは言うまでもない。
【００３４】
空調機と冷蔵機の熱源装置である空調冷蔵一体機１１には、空調用圧縮機２１ａ、冷蔵用または冷凍用圧縮機２１ｂ、空調機を冷房と暖房の流路に切り替える四方弁３１、空調用室外熱交換器２７ａ、冷蔵用または冷凍用室外熱交換器２７ｂ、空調用室外熱交換器用ファン２８ａ、冷蔵用または冷凍用室外熱交換器用ファン２８ｂ、冷蔵または冷凍用冷媒回路と空調用冷媒回路の熱交換を行う空調−冷蔵熱交換器４１、余剰冷媒をためるレシーバ２６ａおよび２６ｂ、空調側膨張手段２３ａ（１）〜（３）、逆止弁３２、空調用流路切替用開閉弁７１〜７３などが一つの箱体の中に空調用と冷蔵または冷凍用に区分けされて収納されている。
【００３５】
また、空調用と冷蔵または冷凍用の箱体を分けてもよい。そして、各箱体の外部で箱体間の配管や配線を接続する構成を採用すれば組み立てやメンテナンスが簡単になるばかりか、各箱体の重量が軽くなるため、設備の搬入が非常に楽になり、設備の拡張や変更に簡単に対処できる。
なお、図１〜図３ではショーケースが２台の例を示したが１台あるいは３台以上でも構わない。
【００３６】
空調用室内熱交換器２２ａには空調用室内熱交換器用ファン２５ａが設けられ室内１４へ空気を吹き出す役割を果たしている。室内用熱交換器２２ａおよび空調用室内熱交換器用ファン２５ａは図１のように天井裏などに設置されたりあるいは図２のように天井に埋め込まれたり壁掛けや床面据え付けタイプのいずれでもよい。
空調用膨張手段２３ａ（１）は熱源側に設けるものとするが、場合によっては室内側、すなわち天井裏などに設けてもよい。
空調よりも低温である冷蔵もしくは冷凍用のショーケース熱交換器２２ｂは店内に配置されたオープンショーケースやリーチインショーケースの内部に収納され、膨張手段２３ｂはその近くに設置されている。
【００３７】
次に、空調用の冷媒回路の概要動作について説明する。なお、回路の動作は室内の負荷状態、外気温などによって異なるが、これらの詳細動作については後述し、ここでは基本的な動作のみ説明する。
空調用圧縮機２１ａにより圧縮され高温高圧になった冷媒は、四方弁３１によって暖房運転の場合と冷房運転の場合に流路を切り替えられる。
そこで、暖房運転の場合には、冷媒は四方弁３１を通った後、空調用室内熱交換器２２ａへ送られて凝縮し、空調用膨張手段２３ａにて膨張して低温低圧冷媒になり、空調用室外熱交換器２７ａにて空調用室外熱交換器用ファン２８ａの作用により外気と熱交換して蒸発し、または空調−冷蔵熱交換器４１にて冷蔵用冷媒回路を流れる高温の冷媒と熱交換をして蒸発し、空調用圧縮機２１ａへ戻る。
【００３８】
また、冷房運転の場合には、冷媒は四方弁３１を通った後、空調用室外熱交換器２７ａにて空調用室外熱交換器用ファン２８ａの作用により外気と熱交換して凝縮し、空調用膨張手段２３ａにて膨張し低温低圧冷媒になり、空調用室内熱交換器２２ａにて空調用室内熱交換器用ファン２５ａの作用にて蒸発し、または空調−冷蔵熱交換器４１にて冷蔵用冷媒回路を流れる高温の冷媒と熱交換をして蒸発し、四方弁３１を通って空調用圧縮機２１ａへ戻る。
ここで、暖房運転と冷房運転のどちらにおいても余剰冷媒は空調用レシーバ２６ａに中圧状態で溜められる。
【００３９】
次に、冷蔵用の冷媒回路の概要動作について説明する。
冷蔵用圧縮機２１ｂにより圧縮され高温高圧になった冷媒は、冷蔵用室外熱交換器２７ｂにて冷蔵用室外熱交換器用ファン２８ｂの作用により冷媒の一部が凝縮した後、空調−冷蔵熱交換器４１へ送られ、空調用冷媒回路を流れる低温の冷媒と熱交換をして残りの冷媒が凝縮し過冷却され、冷蔵用膨張手段２３ｂにて膨張し低温低圧冷媒になり、冷蔵用ショーケース熱交換器２２ｂにて蒸発し、冷蔵用圧縮機２１ｂへ戻る。
ここで、余剰冷媒は冷蔵用レシーバ２６ｂに高圧の飽和液状態にて溜められる。
【００４０】
第３に、空調、冷蔵単体の場合と空調冷蔵一体機の場合との動作の違いについて、モリエル線図を用いて説明する。
図４は空調機が暖房運転をしている場合のモリエル線図であり、（ａ）は空調機、（ｂ）は冷蔵用冷凍機、（ｃ）は空調冷蔵一体機の場合を示す。
なお、以下の説明において、店舗内の空気の温度は２０℃程度、外気温度は１０℃程度、ショーケース内の空気温度は５℃程度であるものとする。また、空調機および冷蔵用冷凍機の配管内を流れている冷媒にはＲ４１０Ａを使用しているものとし、冷媒の飽和圧力は、社団法人  日本冷凍空調学会が１９９８年５月２６日に発行したThermodynamic Properties of Pure and Blended Hydrofluorocarbon（ＨＦＣ）Refrigerantsに基づき算出した。
【００４１】
図４（ａ）の空調機においては、暖房運転時に室内熱交換器２２ａ内に流れる冷媒の凝縮温度（ＣＴ）は店内空気温度と十分な温度差を確保するため５０℃程度、室外熱交換器２７ａに流れる冷媒の蒸発温度（ＥＴ）は外気温度と十分な温度差を確保するため−６℃程度となる。この時、空調用圧縮機２１ａの高圧および低圧はそれぞれ凝縮温度、蒸発温度の飽和圧力として求まり、高圧３．０５３５ＭＰａ、低圧０．６５５５８ＭＰａとなる。従って、圧縮機の高圧と低圧の比である圧縮比は、３．０５３５ＭＰａと低圧０．６５５５８ＭＰａの比で求められ、４．６６となる。
【００４２】
また、図４（ｂ）の冷蔵用冷凍機においては、室外熱交換器２７ｂ内を流れる冷媒の凝縮温度（ＣＴ）は外気温度と十分な温度差を確保するため３０℃程度、ショーケース内熱交換器２２ｂに流れる冷媒の蒸発温度（ＥＴ）はショーケース内の空気温度と十分な温度差を確保するため−１０℃程度となる。この時、冷蔵用圧縮機２１ｂの高圧および低圧はそれぞれ凝縮温度、蒸発温度の飽和圧力として求まり、高圧１．８７９７ＭＰａ、低圧０．５７２２８ＭＰａとなる。また、圧縮比は、１．８７９７ＭＰａと０．５７２２８ＭＰａ の比で求められ、３．２８となる。
【００４３】
一方、図４（ｃ）の空調冷蔵一体機においては、空調用の冷媒回路が暖房運転を行う際、室内熱交換器２２ａ内に流れる冷媒の凝縮温度（ＣＴ）は店内空気温度と十分な温度差を確保するため５０℃程度となる。また、冷蔵用冷凍機では、ショーケース内熱交換器２２ｂに流れる冷媒の蒸発温度（ＥＴ）はショーケース内の空気温度と十分な温度差を確保するため−１０℃程度となる。
【００４４】
また、空調用冷媒は空調用室外熱交換器２７ａへ流さず空調−冷蔵熱交換器４１にて全部蒸発させる場合を考えると、空調−冷蔵熱交換器４１の空調用流路を流れる空調用冷媒と冷蔵用流路を流れる冷蔵用冷媒とが熱交換を行うため、空調用冷媒の蒸発温度（ＥＴ１）と冷蔵用冷媒の凝縮温度（ＣＴ２）は空調−冷蔵熱交換器４１の熱交換性能によって決まるが、仮にＥＴ１が４℃、ＣＴ２が２６℃なったとする。すると、空調用圧縮機２１ｂの高圧および低圧はそれぞれ凝縮温度ＣＴ１、蒸発温度ＥＴ１の飽和圧力として求まり、高圧Ｐｄ１＝３．０５３５ＭＰａ、低圧ＰＳ１＝０．９０３９６ＭＰａ、圧縮比Ｐｄ１／Ｐｓ１＝３．３８となる。また、冷蔵用圧縮機２１ｂの高圧および低圧はそれぞれ凝縮温度ＣＴ２、蒸発温度ＥＴ２の飽和圧力として求まり、高圧Ｐｄ２＝１．６９３５ＭＰａ、低圧Ｐｓ２＝０．５７２２８ＭＰａ、圧縮比Ｐｄ２／Ｐｓ２＝２．９６６となる。
【００４５】
この時、空調用圧縮機の圧縮比３．３８は単体の場合の圧縮比４．６６に比べ２７％、冷蔵用圧縮機の圧縮比２．９６は単体の場合の圧縮比３．２８に比べ１０％小さい値になっている。圧縮機の入力は圧縮比と冷媒流量に依存し、冷媒流量が同じであれば圧縮比の小さい方が入力が少なくなる。従って、空調−冷蔵熱交換器４１をここで示した圧力関係を実現できる仕様に設計すれば、空調冷蔵一体機は単体に対し、空調側で２７％、冷蔵側で１０％の省エネになる。圧縮比すなわち圧縮機前後の冷媒のエンタルピー差を少なくすると、圧縮機の仕事量はエンタルピー差×冷媒流量であり、入力が小さくなりエネルギーを減らすことができる。
【００４６】
また、冷蔵用冷凍機の冷凍能力（冷却能力）は、蒸発器前後の冷媒のエンタルピー差×質量流量であるため、冷蔵側冷凍サイクルの過冷却を大きくして、蒸発器前後のエンタルピー差を大きくすれば、冷凍能力が大きくなり、同一冷凍能力にするための圧縮機の仕事量、すなわちエネルギーを減らすことができる。
【００４７】
なお、ここでは、説明を分かりやすくするため、空調用冷媒と冷蔵用冷媒とが同じ冷媒である場合を例に説明を行ったが、それぞれ使用する温度帯が異なり、それぞれの温度帯に適した別々の冷媒を使用することもでき、同様の省エネ効果を得ることができる。空調用冷媒としては、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃなどのフロン系の冷媒やＣＯ２冷媒などが使用でき、冷蔵用冷媒としては、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０４Ａなどのフロン系の冷媒やその他の冷媒が使用できるが、どちらもこれに限ったものではなく、どんな冷媒の組み合わせでもよい。また、それぞれの冷凍サイクルが独立しているため、冷凍機油もそれぞれの冷凍サイクルに適した冷凍機油を使用することができ、異なった冷凍機油を使用してもよい。
【００４８】
第４に、冷凍空調装置の冷媒回路の動作について、各運転モード別に詳細に説明する。
〔１〕暖房熱回収モード１
図５はこの発明の冷凍空調装置における暖房時の基本的なモードである暖房熱回収モード１の動作説明図であり、（ａ）は冷媒回路であり、冷媒が流れている配管は太線で示し、冷媒の流れる流路は矢印で示し、（ｂ）は空調側冷凍サイクルにおける四方弁、開閉弁、膨張手段の制御方法のフローチャートである。
【００４９】
まず、暖房熱回収モード１における空調用の冷媒回路の動作について説明する。
図５（ａ）において、空調用圧縮機２１ａにより圧縮され高温高圧になった冷媒は、四方弁３１を経て、空調用室内熱交換器２２ａへ送られて凝縮し、空調用膨張手段２３ａ（１）にて絞られて中圧状態になり、中圧の飽和液冷媒が空調用膨張手段２３ａ（３）送られ膨張して低温低圧冷媒になり、空調−冷蔵熱交換器４１（１）および（２）にて冷蔵用冷媒回路を流れる高温の冷媒と熱交換をして蒸発し、空調用圧縮機２１ａへ戻る。
【００５０】
ここで、空調用レシーバ２６ａは中圧に設置されており、余剰冷媒をため、空調用膨張手段２３ａ（３）に液冷媒を送る作用をしている。図には空調用レシーバ２６ａから空調用膨張手段２３ａ（３）への接続配管は空調用レシーバ２６ａの下部に接続する場合を例に示しているが、液冷媒を取り出せればどこに接続してもよく、空調用レシーバ２６ａの上部あるいは側部に接続配管を取り付け空調用レシーバ２６ａの液冷媒を取り出せるよう内部で配管を伸ばす構造としてもよく、あるいは空調用レシーバ２６ａと空調用膨張手段２３ａ（２）とを接続する配管に接続するようにしてもよい。
【００５１】
また、図５（ｂ）において、四方弁は暖房にし（ＳＴ２１１）、空調側デフロスト流路切替用開閉弁７１は閉、空調側熱交流路切替用開閉弁７２は開、７３は閉状態とし（ＳＴ２１２）、空調用冷媒が空調−冷蔵熱交換器４１（１）および（２）の両方で熱交換を行うようにする。このようにすることで、空調用冷媒が蒸発するために十分な熱量を確保できるため高い蒸発温度にして効率のよい運転を行うことが可能になる。
【００５２】
なお、空調用膨張手段２３ａ（１）は空調側室内飽和温度検出手段５２での検出温度と空調側室内液管温度検出手段５３での検出温度との温度差であらわされる過冷却度（ＳＣ）を制御する（ＳＴ２１３）のが望ましいが、一定の開度に保持するなどその他の制御方法でもよい。空調用膨張手段２３ａ（３）は空調−冷蔵熱交換器出口温度検出手段５９での検出温度と空調−冷蔵熱交換器入口温度検出手段５８での検出温度との温度差であらわされる過熱度（ＳＨ）を制御する（ＳＴ２１３）のが望ましいが、空調側圧縮機吐出温度検出手段５０での検出温度を制御するように動作させてもよい。空調用膨張手段２３ａ（２）は空調用室外熱交換器２７ａに冷媒を流さないため全閉にしておく（ＳＴ２１３）。
【００５３】
また、逆止弁３２は冷媒が空調用室外熱交換器２７ａへ逆流するのを防ぐ作用があるが、定期的に空調用室外熱交換器２７ａへ冷媒を流し冷媒を回収するようにすれば逆止弁３２がなくても同様に機能し、必ずしも必要ではない。
【００５４】
次に、暖房熱回収モード１における冷蔵用の冷媒回路の動作について説明する。
図５（ａ）において、冷蔵用圧縮機２１ｂにより圧縮され高温高圧になった冷媒は、冷蔵用室外熱交換器２７ｂにて冷媒の一部が凝縮した後、空調−冷蔵熱交換器４１（２）にて空調用冷媒回路を流れる低温の冷媒と熱交換をして残りの冷媒が凝縮し、冷蔵用レシーバ２６ｂを経て空調−冷蔵熱交換器４１（１）にて再度低温の空調用冷媒と熱交換をして過冷却され、冷蔵用膨張手段２３ｂにて膨張し低温低圧冷媒になり、冷蔵用ショーケース熱交換器２２ｂにて蒸発し、冷蔵用圧縮機２１ｂへ戻る。
冷蔵用レシーバ２６ｂは空調−冷蔵熱交換器４１（２）と空調−冷蔵熱交換器４１（１）との間にはさまれており、余剰冷媒をためる作用があり、冷蔵用レシーバ２６ｂにて冷蔵用冷媒はほぼ飽和液冷媒となる。空調−冷蔵熱交換器４１（１）は空調用冷媒との熱交換により冷蔵用冷媒を過冷却させて冷蔵側の冷凍効果（冷却能力）を大きくして冷却能力向上と運転効率向上を行う作用がある。空調−冷蔵熱交換器４１（２）は空調側の冷媒が蒸発するための十分な熱量を供給する作用、冷蔵用室外熱交換器用ファン２８ｂの回転数を落とし、入力を低減させる作用、外気温が高めの時は冷蔵用冷媒の凝縮温度を下げることで冷蔵用圧縮機２１ｂの入力を低減させる作用がある。
【００５５】
〔２〕暖房熱回収モード２（１）
図６はこの発明の冷凍空調装置における暖房熱回収モード２（１）の動作説明図であり、（ａ）は冷媒回路であり、冷媒が流れている配管は太線で示し、冷媒の流れる流路は矢印で示し、（ｂ）は空調側冷凍サイクルにおける四方弁、開閉弁、膨張手段の制御方法のフローチャートである。
暖房熱回収モード１にて運転させても空調側蒸発温度が下がり過ぎ運転効率があまりよくならない場合には、この暖房熱回収モード２（１）にて運転させる。
【００５６】
まず、暖房熱回収モード２（１）における空調用の冷媒回路の動作について説明する。
図６（ａ）において、空調用圧縮機２１ａにより圧縮され高温高圧になった冷媒は、四方弁３１を経て空調用室内熱交換器２２ａへ送られて凝縮し、空調用膨張手段２３ａ（１）にて絞られて中圧状態になり、空調用レシーバ２６ａへ至る。そして、空調用膨張手段２３ａ（２）へ送られる冷媒と空調用膨張手段２３ａ（３）へ送られる冷媒とに分流される。
空調用膨張手段２３ａ（２）へ送られた冷媒は、空調用膨張手段２３ａ（２）にて膨張して低温低圧冷媒になり、空調用室外熱交換器２７ａにて蒸発し、空調用圧縮機２１ａへ戻る。
【００５７】
空調用膨張手段２３ａ（３）へ送られた冷媒は、空調用膨張手段２３ａ（３）にて膨張して低温低圧冷媒になり、空調−冷蔵熱交換器４１（１）および（２）にて冷蔵用冷媒回路を流れる高温の冷媒と熱交換をして蒸発し、空調用室外熱交換器２７ａにて蒸発した冷媒と合流して空調用圧縮機２１ａへ戻る。
このように空調用膨張手段２３ａ（３）側へ一部の冷媒をバイパスさせることで、空調用室外熱交換器２７ａにて低い外気と熱交換する冷媒の量が少なくなり、空調用室外熱交換器２７ａにて全部の冷媒を蒸発させる場合よりも蒸発温度が高くすることができ、効率のよい運転が可能になる。
【００５８】
図６（ｂ）において、空調側デフロスト流路切替用開閉弁７１は閉、空調側熱交流路切替用開閉弁７２は開、空調側熱交流路切替用開閉弁７３は閉状態とし（ＳＴ２２２）、空調用冷媒が空調−冷蔵熱交換器４１（１）および（２）の両方で熱交換を行うようにする。
【００５９】
なお、空調用膨張手段２３ａ（１）は空調側室内飽和温度検出手段５２での検出温度と空調側室内液管温度検出手段５３での検出温度との温度差であらわされる過冷却度を制御する（ＳＴ２２３）のが望ましいが、一定の開度に保持するなどその他の制御方法でもよい。空調用膨張手段２３ａ（３）は空調−冷蔵熱交換器出口温度検出手段５９での検出温度と空調−冷蔵熱交換器入口温度検出手段５８での検出温度との温度差であらわされる過熱度を制御する（ＳＴ２２３）のが望ましいが、空調側圧縮機吐出温度検出手段５０での検出温度を制御するように動作させてもよい。また、空調用膨張手段２３ａ（２）は空調側蒸発器出口温度検出手段５７での検出温度と空調側室外飽和温度検出手段５６での検出温度との温度差であらわされる過熱度を制御する（ＳＴ２２３）のが望ましいが、空調側圧縮機吐出温度検出手段５０での検出温度を制御するように動作させてもよい。
【００６０】
次に、暖房熱回収モード２（１）における冷蔵用の冷媒回路の動作は、暖房熱回収モード１での動作と同様であるので省略する。
暖房熱回収モード２（１）では暖房熱回収モード１よりも空調側蒸発温度が低くなるため、空調−冷蔵熱交換器４１（１）での熱交換量が暖房熱回収モード１よりも大きくなり、すなわち冷蔵側冷凍サイクルの過冷却度が大きくなり、冷蔵側冷凍サイクルの冷却能力向上率、効率向上率は暖房熱回収モード１よりも大きくなる。
【００６１】
〔３〕暖房熱回収モード２（２）
図７はこの発明の冷凍空調装置における暖房熱回収モード２（２）の動作説明図であり、（ａ）は冷媒回路であり、冷媒が流れている配管は太線で示し、冷媒の流れる流路は矢印で示し、（ｂ）は空調側冷凍サイクルにおける四方弁、開閉弁、膨張手段の制御方法のフローチャートである。
暖房熱回収モード２（１）にて運転させると、空調−冷蔵熱交換器４１での熱交換量が大き過ぎて運転が不安定になる場合にはこの暖房熱回収モード２（２）モードにて運転させる。
【００６２】
まず、暖房熱回収モード２（２）における空調用の冷媒回路の動作について説明する。
図７（ａ）において、空調用圧縮機２１ａにより圧縮され高温高圧になった冷媒は、四方弁３１を経て空調用室内熱交換器２２ａへ送られて凝縮し、空調用膨張手段２３ａ（１）にて絞られて中圧状態になり、空調用レシーバ２６ａへ至る。そして、空調用膨張手段２３ａ（２）へ送られる冷媒と空調用膨張手段２３ａ（３）へ送られる冷媒とに分流される。
【００６３】
空調用膨張手段２３ａ（３）へ送られた冷媒は、空調用膨張手段２３ａ（３）にて膨張して低温低圧冷媒になり、空調−冷蔵熱交換器４１（１）にて冷蔵用冷媒回路を流れる高温の冷媒と熱交換をして蒸発し、空調−冷蔵熱交換器４１（２）を通らずにバイパスし、空調用圧縮機２１ａへ戻る。この際、空調側熱交流路切替用開閉弁７２を閉、空調側熱交流路切替用開閉弁７３を開としておく。作用、効果は暖房熱回収モード２（１）と同様であるが、空調用膨張手段２３ａ（３）を通る冷媒の量が暖房熱回収モード２（１）よりも少なくなるため、空調側の効率向上効果は暖房熱回収モード２（１）よりは小さい。
【００６４】
図７（ｂ）において、空調側デフロスト流路切替用開閉弁７１は閉、空調側熱交流路切替用開閉弁７２は閉、空調側熱交流路切替用開閉弁７３は開状態とし（ＳＴ２３２）、空調用冷媒が空調−冷蔵熱交換器４１（１）のみで熱交換を行うようにする。
【００６５】
なお、空調用膨張手段２３ａ（１）は空調側室内飽和温度検出手段５２での検出温度と空調側室内液管温度検出手段５３での検出温度との温度差であらわされる過冷却度を制御する（ＳＴ２３３）のが望ましいが、一定の開度に保持するなどその他の制御方法でもよい。空調用膨張手段２３ａ（３）は空調−冷蔵熱交換器出口温度検出手段５９での検出温度と空調−冷蔵熱交換器入口温度検出手段５８での検出温度との温度差であらわされる過熱度を制御する（ＳＴ２３３）のが望ましいが、空調側圧縮機吐出温度検出手段５０での検出温度を制御するように動作させてもよい。また、空調用膨張手段２３ａ（２）は空調側蒸発器出口温度検出手段５７での検出温度と空調側室外飽和温度検出手段５６での検出温度との温度差であらわされる過熱度を制御する（ＳＴ２３３）のが望ましいが、空調側圧縮機吐出温度検出手段５０での検出温度を制御するように動作させてもよい。
【００６６】
なお、ここでは、空調−冷蔵熱交換器４１（２）に冷媒を流すか流さないかの流路切り替えを２つの空調側熱交流路切替用開閉弁にて行う場合を例に説明を行ったが、三方弁やその他の流路切り替え手段を用いてもよい。
【００６７】
また、流路切り替えは空調−冷蔵熱交換器４１での熱交換量を調整するために行うものであり、後述の図８に示すように流路を切り替えずに空調−冷蔵熱交換器４１での熱交換量を調整する構成としてもよい。
図８はこの発明の冷凍空調装置における暖房熱回収モード２（２）の他の動作説明図であり、（ａ）は冷媒回路であり、冷媒が流れている配管は太線で示し、冷媒の流れる流路は矢印で示し、（ｂ）は空調側冷凍サイクルにおける四方弁、開閉弁、膨張手段の制御方法のフローチャートである。図８においては、図３、５、６の空調側熱交流路切替用開閉弁７２、７３を備えておらず、空調−冷蔵熱交換器４１（１）と空調−冷蔵熱交換器４２（２）との間に第二の空調−冷蔵熱交換器出口温度検出手段５９（２）を設置している。
【００６８】
図８における空調側の冷媒回路の動作について、図７での動作と異なる部分のみ説明する。空調用膨張手段２３ａ（３）へ送られた冷媒は、空調用膨張手段２３ａ（３）にて膨張して低温低圧冷媒になり、空調−冷蔵熱交換器４１（１）にて冷蔵用冷媒回路を流れる高温の冷媒と熱交換をして蒸発する。この時、空調用膨張手段２３ａ（３）は第二の空調−冷蔵熱交換器出口温度検出手段５９（２）での検出温度と空調−冷蔵熱交換器入口温度検出手段５８での検出温度との温度差であらわされる過熱度を制御するようにする（ＳＴ２３３（２））。すると、空調用冷媒は、空調−冷蔵熱交換器４１（１）の出口にて低温低圧のガス冷媒になり、空調−冷蔵熱交換器４１（２）へ流入する。ガス冷媒は二相冷媒に比べて熱伝達率がかなり小さいため、空調−冷蔵熱交換器４１（２）における空調用冷媒と冷蔵用冷媒との熱交換量は小さい値となり、空調−冷蔵熱交換器４１（２）をバイパスした場合と類似の状態となる。
【００６９】
このように、空調−冷蔵熱交換器出口温度検出手段５９、５９（２）をそれぞれ空調−冷蔵熱交換器４１（２）、４１（１）の出口側に設置し、運転モードによって、ガス冷媒にする位置を切り替えるように制御することにより、空調−冷蔵熱交換器４１での熱交換量を調整することができる。このような回路にすると、空調側熱交流路切替用開閉弁７２、７３を備えずに空調−冷蔵熱交換器４１での熱交換量の調整ができ、安価な構成とすることができる。
【００７０】
次に、暖房熱回収モード２（２）における冷蔵用の冷媒回路の動作は、暖房熱回収モード１での動作と同様であるので省略する。冷蔵側冷凍サイクルの過冷却度の増大による冷蔵側冷凍サイクルの冷却能力向上率、効率向上率は暖房熱回収モード２（１）とほぼ同様である。
【００７１】
〔４〕暖房単独運転モード
図９はこの発明の冷凍空調装置における暖房単独運転モードの動作説明図であり、（ａ）は冷媒回路であり、冷媒が流れている配管は太線で示し、冷媒の流れる流路は矢印で示し、（ｂ）は空調側冷凍サイクルにおける四方弁、開閉弁、膨張手段の制御方法のフローチャートである。
冷蔵用圧縮機２１ｂが停止している場合にこの暖房単独運転モードにて運転させる、すなわち、冷蔵側冷凍サイクルとの熱交換なしに空調側冷凍サイクルを単独で運転させるものである。
【００７２】
暖房単独運転モードにおける空調用の冷媒回路の動作について説明する。
図９（ａ）において、空調用圧縮機２１ａにより圧縮され高温高圧になった冷媒は、四方弁３１を経て空調用室内熱交換器２２ａへ送られて凝縮し、空調用膨張手段２３ａ（１）にて絞られて中圧状態になり、空調用レシーバ２６ａを経て、空調用膨張手段２３ａ（２）へ送られ膨張して低温低圧冷媒になり、空調用室外熱交換器２７ａにて蒸発し、空調用圧縮機２１ａへ戻るという通常の空調機と暖房と同様の動作をする。
【００７３】
図９（ｂ）において、空調側デフロスト流路切替用開閉弁７１は閉、空調側熱交流路切替用開閉弁７２は閉、７３は閉状態とし（ＳＴ２４２）、空調用冷媒が空調−冷蔵熱交換器４１に流れないようにする。
【００７４】
なお、空調用膨張手段２３ａ（１）は空調側室内飽和温度検出手段５２での検出温度と空調側室内液管温度検出手段５３での検出温度との温度差であらわされる過冷却度を制御する（ＳＴ２４３）のが望ましいが、一定の開度に保持するなどその他の制御方法でもよい。空調用膨張手段２３ａ（２）は空調側蒸発器出口温度検出手段５７での検出温度と空調側室外飽和温度検出手段５６での検出温度との温度差であらわされる過熱度を制御する（ＳＴ２４３）のが望ましいが、空調側圧縮機吐出温度検出手段５０での検出温度を制御するように動作させてもよい。空調用膨張手段２３ａ（３）は冷媒が流れないため任意の開度に固定しておく（ＳＴ２４３）。
【００７５】
〔５〕暖房デフロストモード（１）
図１０はこの発明の冷凍空調装置における暖房デフロストモード（１）の動作説明図であり、（ａ）は冷媒回路であり、冷媒が流れている配管は太線で示し、冷媒の流れる流路は矢印で示し、（ｂ）は空調側冷凍サイクルにおける四方弁、開閉弁、膨張手段の制御方法のフローチャートである。
空調用室外熱交換器２７ａへの着霜が多くなり、デフロストが必要になった場合に実施するモードである。
【００７６】
暖房デフロストモード（１）における空調用の冷媒回路の動作について説明する。
図１０（ａ）において、空調用圧縮機２１ａにより圧縮され高温高圧になった冷媒を、四方弁３１へ流れるものと空調側デフロスト流路切替用開閉弁７１へ流れるものとに分流する。空調側デフロスト流路切替用開閉弁７１へ流れた高温高圧のガス冷媒は、減圧機能も兼ねた空調側デフロスト流路切替用開閉弁７１にて減圧し、高温低圧のガス冷媒となり、空調用室外熱交換器２７ａにて周囲に付着している霜をとかして温度が下がり、低温低圧のガス冷媒もしくは二相冷媒にて四方弁３１を経て空調用圧縮機２１ａへ戻る。この際、四方弁３１へ流れた冷媒は、暖房熱回収モード１と同様に挙動し、空調−冷蔵熱交換器４１にて冷媒を蒸発させるため、空調用室内熱交換器２２ａでの凝縮熱量を確保することができ、室内の暖房を止めることなしに空調用室外熱交換器のデフロストを行うことができるので、室内の快適性を損ねない。
【００７７】
図１０（ｂ）において、空調側デフロスト流路切替用開閉弁７１は開、空調側熱交流路切替用開閉弁７２は開、７３は閉状態とし（ＳＴ２５２）、空調用冷媒が空調−冷蔵熱交換器４１（１）および（２）の両方で熱交換を行うようにする。このようにすることで、デフロスト中の空調用冷媒が蒸発するための十分な熱量を確保できる。
【００７８】
なお、空調用膨張手段２３ａ（１）は空調側室内飽和温度検出手段５２での検出温度と空調側室内液管温度検出手段５３での検出温度との温度差であらわされる過冷却度を制御する（ＳＴ２５３）のが望ましいが、一定の開度に保持するなどその他の制御方法でもよい。空調用膨張手段２３ａ（３）は空調−冷蔵熱交換器出口温度検出手段５９での検出温度と空調−冷蔵熱交換器入口温度検出手段５８での検出温度との温度差であらわされる過熱度を制御する（ＳＴ２５３）のが望ましいが、空調側圧縮機吐出温度検出手段５０での検出温度を制御するように動作させてもよい。また、空調用膨張手段２３ａ（２）は全閉としておく。
【００７９】
〔６〕暖房デフロストモード（２）
暖房デフロストモード（１）において、開閉弁７１を通って流れる冷媒の熱量では十分にデフロストができない場合は、暖房デフロストモード（２）を使用する。
図１１はこの発明の冷凍空調装置における暖房デフロストモード（２）の動作説明図であり、（ａ）は冷媒回路であり、冷媒が流れている配管は太線で示し、冷媒の流れる流路は矢印で示し、（ｂ）は空調側冷凍サイクルにおける四方弁、開閉弁、膨張手段の制御方法のフローチャートである。
【００８０】
図１１において、空調用膨張手段２３ａ（２）を開き、冷媒を空調用レシーバ２６ａから出外熱交換器２７ａへ流れるようにしている点が、図１０の暖房デフロストモード（１）と異なり、他の構成は図１０と同様である。ここで、膨張手段２３ａ（２）の開度は開け気味の開度に固定しておく（ＳＴ２６３）。このようにすることで、膨張手段２３ａ（２）を介して流れてきた冷媒の熱量もデフロストに利用することができる。
【００８１】
なお、ここでは、空調側デフロスト流路切替用開閉弁７１が減圧機能も兼ねている場合を例に説明を行ったが、空調側デフロスト流路切替用開閉弁７１の他に減圧機能を持つ絞り手段を設けてもよいのは言うまでもない。
【００８２】
〔７〕冷房熱回収モード
図１２はこの発明の冷凍空調装置における冷房熱回収モードの動作説明図であり、（ａ）は冷媒回路であり、冷媒が流れている配管は太線で示し、冷媒の流れる流路は矢印で示し、（ｂ）は空調側冷凍サイクルにおける四方弁、開閉弁、膨張手段の制御方法のフローチャートである。
【００８３】
冷房熱回収モードにおける空調用の冷媒回路の動作について説明する。
図１２（ａ）において、空調用圧縮機２１ａにより圧縮され高温高圧になった冷媒は、四方弁３１を経て空調用室外熱交換器２７ａへ送られて凝縮し、空調用膨張手段２３ａ（２）にて絞られて中圧状態になり、空調用レシーバ２６ａへ至る。そして、空調用膨張手段２３ａ（１）へ送られる冷媒と空調用膨張手段２３ａ（３）へ送られる冷媒とに分流される。
【００８４】
空調用膨張手段２３ａ（１）へ送られた冷媒は、空調用膨張手段２３ａ（１）にて膨張して低温低圧冷媒になり、空調用室内熱交換器２２ａにて蒸発し、空調用圧縮機２１ａへ戻る。
空調用膨張手段２３ａ（３）へ送られた冷媒は、空調用膨張手段２３ａ（３）にて膨張して低温低圧冷媒になり、空調−冷蔵熱交換器４１（１）にて冷蔵用冷媒回路を流れる高温の冷媒と熱交換をして蒸発し、空調側熱交流路切替用開閉弁７３を開、空調側熱交流路切替用開閉弁７２を閉としておくことで、冷蔵熱交換器４１（２）を通らずに、室内熱交換器２２ａにて蒸発した冷媒と合流して空調用圧縮機２１ａへ戻る。
【００８５】
図１２（ｂ）において、四方弁３１は冷房にし（ＳＴ２７１）、空調側デフロスト流路切替用開閉弁７１は閉、空調側熱交流路切替用開閉弁７２は閉、空調側熱交流路切替用開閉弁７３は開状態とし（ＳＴ２７２）、空調用冷媒が空調−冷蔵熱交換器４１（１）のみで熱交換を行うようにする。
【００８６】
次に、冷房熱回収モードにおける冷蔵用の冷媒回路の動作は、その他のモードと同様であり、動作の説明を省略する。
【００８７】
このモードでは、空調側冷凍サイクルにおいては、室内熱交換器２２ａへ流れる冷媒の量が減少するため、空調機の冷房能力が減少し、結果として圧縮機２１ａの周波数が大きくなり、効率が悪い運転となる。しかし、冷蔵側冷凍サイクルにおいて、過冷却度が大きくなるため、冷却能力向上、効率向上効果があり、その性能向上が空調側冷凍サイクルの性能悪化分よりも勝るため、全体としての効率がよくなることになる。ここで、空調−冷蔵熱交換器４１へ流す空調用冷媒の量は、冷蔵側冷凍サイクルの過冷却をつけられる程度の量があればよく、空調−冷蔵熱交換器４１へ流す空調用冷媒の量が多すぎると、空調側冷凍サイクルの効率悪化分が大きくなりすぎ、かえって全体としての効率が悪くなる。そのため、このモードにおいては、空調側熱交流路切替用開閉弁７２を閉、空調側熱交流路切替用開閉弁７３を開とし、空調−冷蔵熱交換器４１（１）のみで熱交換をさせるようにし、空調−冷蔵熱交換器４１に適度の量の空調用冷媒が流れるようにしている。
【００８８】
なお、空調用膨張手段２３ａ（２）は空調側室外飽和温度検出手段５６での検出温度と空調側室外液管温度検出手段５４での検出温度との温度差であらわされる過冷却度を制御する（ＳＴ２７３）のが望ましいが、一定の開度に保持するなどその他の制御方法でもよい。空調用膨張手段２３ａ（３）は空調−冷蔵熱交換器出口温度検出手段５９での検出温度と空調−冷蔵熱交換器入口温度検出手段５８での検出温度との温度差であらわされる過熱度を制御する（ＳＴ２７３）のが望ましいが、空調側圧縮機吐出温度検出手段５０での検出温度を制御するように動作させてもよい。また、空調用膨張手段２３ａ（１）は空調側蒸発器出口温度検出手段５７での検出温度と空調側室内飽和温度検出手段５２での検出温度との温度差であらわされる過熱度を制御する（ＳＴ２７３）のが望ましいが、空調側圧縮機吐出温度検出手段５０での検出温度を制御するように動作させてもよい。
【００８９】
また、流路切り替えは空調−冷蔵熱交換器４１での熱交換量を調整するために行うものであり、後述の図１３に示すように流路を切り替えずに空調−冷蔵熱交換器４１での熱交換量を調整する構成としてもよい。図１３はこの発明の冷凍空調装置における冷房熱回収モードの他の動作説明図であり、（ａ）は冷媒回路であり、冷媒が流れている配管は太線で示し、冷媒の流れる流路は矢印で示し、（ｂ）は空調側冷凍サイクルにおける四方弁、開閉弁、膨張手段の制御方法のフローチャートである。図１３においては、図８と同様に空調側熱交流路切替用開閉弁７２、７３を備えず、空調−冷蔵熱交換器４１（１）と空調−冷蔵熱交換器４２（２）との間に第二の空調−冷蔵熱交換器出口温度検出手段５９（２）を設置する構成としている。さらに、空調用膨張手段２３ａ（３）にて第二の空調−冷蔵熱交換器出口温度検出手段５９（２）での検出温度と空調−冷蔵熱交換器入口温度検出手段５８での検出温度との温度差であらわされる過熱度を制御するようにしてもよい。このように、空調−冷蔵熱交換器出口温度検出手段５９、５９（２）と空調−冷蔵熱交換器入口温度検出手段５８との温度差に基づき過熱度を制御し、冷媒回路においてガス冷媒にする位置を切り替えることにより、空調−冷蔵熱交換器４１での熱交換量を調整することができ、安価な構成とすることができる。
【００９０】
なお、冷房熱回収モードでは、空調−冷蔵熱交換器４１へ冷媒を導くための接続配管を空調用レシーバ２６ａの下部に接続する場合について図示し説明を行ってきたが、これは空調用レシーバ２６ａの下部の液冷媒を空調−冷蔵熱交換器４１へ導くのが目的であり、空調用レシーバ２６ａの上部あるいは側面に接続配管を接続し、空調用レシーバ２６ａの下部の液冷媒を取り出せるように下部に配管を突き出す構造としてもよい。このように空調用レシーバ２６ａに接続配管を直接接続すると確実に液冷媒を取り出せ、安定した運転を行えるという効果がある。
また、図１４はこの発明の冷凍空調装置における冷房熱回収モードのさらに他の動作説明図であり、（ａ）は冷媒回路であり、冷媒が流れている配管は太線で示し、冷媒の流れる流路は矢印で示し、（ｂ）は空調側冷凍サイクルにおける四方弁、開閉弁、膨張手段の制御方法のフローチャートである。図１４においては、空調用レシーバ２６ａと空調用膨張手段２３ａ（１）との間の流路あるいは空調用レシーバ２６ａと空調用膨張手段２３ａ（２）との間の流路のいずれかに接続配管を接続する構成としており、空調用膨張手段２３ａ（１）と空調用膨張手段２３ａ（２）との間はほぼ飽和液の状態の冷媒が流れており、この間の流路に接続配管を接続しても、液冷媒を取り出すことができる。よって、空調用レシーバ２６ａに特別な加工を施す必要がなく安価なシステムが得られるという効果がある。
【００９１】
〔８〕冷房単独運転モード
図１５はこの発明の冷凍空調装置における冷房単独運転モードの動作説明図であり、（ａ）は冷媒回路であり、冷媒が流れている配管は太線で示し、冷媒の流れる流路は矢印で示し、（ｂ）は空調側冷凍サイクルにおける四方弁、開閉弁、膨張手段の制御方法のフローチャートである。
冷蔵用圧縮機２１ｂが停止している場合にこの冷房単独運転モードにて運転させる。また、冷房熱回収モードにて空調側冷凍サイクルの効率が悪化し過ぎると想定される場合も、この冷房単独運転モードにて運転させる。この冷房単独運転モードは、冷蔵側冷凍サイクルとの熱交換なしに空調側冷凍サイクルを単独で運転させるものである。
【００９２】
冷房単独運転モードにおける空調用の冷媒回路の動作について説明する。
図１５（ａ）において、空調用圧縮機２１ａにより圧縮され高温高圧になった冷媒は、四方弁３１を経て空調用室外熱交換器２７ａへ送られて凝縮し、空調用膨張手段２３ａ（２）にて絞られて中圧状態になり、空調用レシーバ２６ａを経て、空調用膨張手段２３ａ（１）へ送られ膨張して低温低圧冷媒になり、空調用室内熱交換器２２ａにて蒸発し、空調用圧縮機２１ａへ戻るという通常の空調機の冷房と同様の動作をする。
【００９３】
図１５（ｂ）において、空調側デフロスト流路切替用開閉弁７１、空調側熱交流路切替用開閉弁７２、７３はいずれも開状態とする（ＳＴ２８２）。
【００９４】
なお、空調用膨張手段２３ａ（２）は空調側室外飽和温度検出手段５６での検出温度と空調側室外液管温度検出手段５４での検出温度との温度差であらわされる過冷却度を制御する（ＳＴ２８３）のが望ましいが、一定の開度に保持するなどその他の制御方法でもよい。また、空調用膨張手段２３ａ（１）は空調側蒸発器出口温度検出手段５７での検出温度と空調側室内飽和温度検出手段５２での検出温度との温度差であらわされる過熱度を制御する（ＳＴ２８３）のが望ましいが、空調側圧縮機吐出温度検出手段５０での検出温度を制御するように動作させてもよい。空調用膨張手段２３ａ（３）は一定開度に固定しておく。
【００９５】
なお通常、空調用圧縮機２１ａは室内の設定温度と室内空気温度検出手段５１の検出温度である室内吸い込み温度との温度差に基づき周波数制御しているが、この制御のない一定速の誘導電動機のようなモーターを使用した圧縮機を使用してもよい。圧縮機の制御が無くても室内熱交換器用ファン２５ａや膨張手段２３ａや圧縮機２１ａのＯＮ／ＯＦＦにより店内の空調負荷に合わせた動作をする。また、冷蔵用圧縮機２１ｂは冷蔵側低圧を維持すべく周波数制御を行うが、ショーケース内などの温度調整は、冷蔵用膨張手段２３ｂによる流量制御と庫内温度検出手段による検出温度である庫内温度に基づく冷蔵負荷側開閉弁８０の開閉動作とにより行うため、空調と同様に冷蔵用圧縮機２１ｂも周波数制御のない一定速の圧縮機を使用してもよい。
【００９６】
〔９〕各運転モードの変形例
次に、この発明の冷凍空調装置における冷媒回路運転モードの変形例を図１６から図１９のこの発明の冷凍空調装置の冷媒回路図を用いて説明する。
まず、暖房熱回収モード２（２）や冷房熱回収モードにおいては、空調側熱交流路切替用開閉弁７２と７３とを用いて、空調−冷蔵熱交換器４１（２）で空調用冷媒と冷蔵用冷媒とを熱交換させないように冷媒をバイパスさせていたが、冷媒の流路切り替えは図１６に示すように冷蔵冷媒回路側に具備するようにしてもよい。この場合、冷蔵側熱交流路切替用開閉弁７４を開、７５を閉とすると冷蔵用冷媒が空調−冷蔵熱交換器４１（２）へ流れ空調用冷媒と熱交換をし、冷蔵側熱交流路切替用開閉弁７４を閉、７５を開とすると冷蔵用冷媒が空調−冷蔵熱交換器４１（２）をバイパスし空調用冷媒との熱交換を行わない。すなわち、空調側熱交流路切替用開閉弁７２を冷蔵側熱交流路切替用開閉弁７４に、空調側熱交流路切替用開閉弁７３を冷蔵側熱交流路切替用開閉弁７５に読み替えれば、前述の各モード説明と同様の動作をさせることができる。ただし、この場合は、低温の空調用冷媒が流れる空調−冷蔵熱交換器４１（２）への冷蔵用冷媒の寝込みを防止するため、空調−冷蔵熱交換器４１（２）の出口側流路に逆止弁３３を設置する必要がある。
【００９７】
また、暖房熱回収モード２（１）および暖房熱回収モード２（２）においては、空調−冷蔵熱交換器４１を流れる空調用冷媒の蒸発温度が外気温によって異なるため、空調−冷蔵熱交換器４１を流れる冷媒の流量制御をその前後の温度差すなわち過熱度によって制御する場合、その制御目標値を一定にしておくと、中間期と冬期での熱交換量が違い過ぎ、季節によっては運転状態が安定しない場合も考えられる。そこで、図１７に示すように、空調−冷蔵熱交換器４１から空調用圧縮機２１ａに戻る流路に、空調側中圧熱交換用開閉弁７６、空調側中圧熱交換用絞り手段３４、空調側中圧熱交換用逆止弁３５を設置するようにしてもよい。暖房熱回収モード２（１）、暖房熱回収モード２（２）などにおいては、空調側中圧熱交換用開閉弁７６を閉にしておくと、空調側中圧熱交換用絞り手段３４にて圧損があるため、空調−冷蔵熱交換器４１を流れる冷媒の圧力は圧縮機２１ａの吸入圧力である低圧よりも高く、かつ空調用レシーバ２６ａ内の冷媒の圧力でありかつ空調用膨張手段２３ａ（３）前の圧力である中圧よりも低い圧力になる。これを中低圧と呼称するものとする。空調側中圧熱交換用絞り手段３４での圧損は流れる冷媒の流量が多いとより大きくなり、流量が小さいとより小さくなる。すなわち、外気温によって低圧が変わっても、空調側中圧熱交換用絞り手段３４の作用により中低圧はあまり変化しない。そのため、空調−冷蔵熱交換器４１での熱交換量は季節によらずほぼ一定になり、制御が安定し、常に性能のよい状態を簡単に作ることができる。なお、暖房熱回収モード１などにおいては、空調側中圧熱交換用開閉弁７６を開にしておくと冷媒がすべて空調側中圧熱交換用開閉弁７６を流れるため、圧損にならず、性能を損なうことがない。空調側中圧熱交換用逆止弁３５は、空調−冷蔵熱交換器４１に冷媒を流さない運転状態の時に、空調−冷蔵熱交換器４１に冷媒が寝込むのを防止するために設置している。
【００９８】
また、暖房熱回収モード１においては、空調−冷蔵熱交換器４１を流れる空調用冷媒の飽和温度が外気温よりも高く設定可能なのに、暖房熱回収モード２（１）および暖房熱回収モード２（２）においては、空調−冷蔵熱交換器４１を流れる空調用冷媒の飽和温度は空調用室外熱交換器２７ａを流れる冷媒と同じになるため外気温よりも低くなってしまい、その低い飽和温度の冷媒を圧縮機が圧縮するため余計な入力がかかってしまい、暖房熱回収モード１よりも効率が悪くなってしまう。図１８は、それを改善するための回路であり、空調用圧縮機２１ａとして圧縮途中の中圧にインジェクションポートを持ったものを使用する。この回路において、暖房熱回収モード１の時は、空調用吸入側開閉弁７８を開、空調側中圧熱交換用開閉弁７６を閉とし、空調用圧縮機２１ａの低圧側から冷媒を吸入する。一方、暖房熱回収モード２（１）および暖房熱回収モード２（２）の時は、空調用吸入側開閉弁７８を閉、空調側中圧熱交換用開閉弁７６を開とし、空調用室外熱交換器２７ａを通った冷媒を圧縮機２１ａの低圧側から吸入させ、空調−冷蔵熱交換器４１を通った冷媒は圧縮機２１ａの中圧から吸入（インジェクション）させる。すると、圧縮機２１ａは低圧から中圧までは空調用室外熱交換器２７ａを通った冷媒のみを圧縮するだけでよく、中圧で合流した全冷媒を圧縮するのは中圧から高圧までの区間だけでよい。従って、その分圧縮機の仕事量が低下するため、入力が下がり、暖房熱回収モード２（１）および暖房熱回収モード２（２）の効率を更によくできる。
【００９９】
また、図１９のように圧縮機を直列に２つ並べて２段圧縮可能な構造にすると更に暖房熱回収モード２（１）および暖房熱回収モード２（２）の時の性能を改善できる。この回路において、暖房熱回収モード１の時は、空調側中圧熱交換用開閉弁７６を閉、空調用吸入側開閉弁７８を開、空調用圧縮機バイパス用開閉弁７９を開とし、空調−冷蔵熱交換器４１を通った冷媒を空調側中圧熱交換用開閉弁７８および空調用圧縮機バイパス用開閉弁７９を介して空調用圧縮機２１ａ（２）へ吸入させる。この時、空調用圧縮機２１ａ（１）は停止させて空調用圧縮機２１ａ（２）のみを動作させる。一方、暖房熱回収モード２（１）および暖房熱回収モード２（２）の時は、空調側中圧熱交換用開閉弁７６を開、空調用吸入側開閉弁７８を閉、空調用圧縮機バイパス用開閉弁７９を閉し、空調用圧縮機２１ａ（１）および２１ａ（２）の両方を動作させ、空調用室外熱交換器２７ａを通った冷媒を圧縮機２１ａ（１）へ吸入させ、空調−冷蔵熱交換器４１を通った冷媒を空調側中圧熱交換用開閉弁７６を介して圧縮機２１ａ（１）から吐出された冷媒と中圧で合流させて圧縮機２１ａ（２）へ吸入させる。このようにすることで、圧縮機２１ａ（１）は空調用室外熱交換器２７ａを通った冷媒のみを低圧から中圧まで圧縮し、圧縮機２１ａ（２）は中圧で合流した全冷媒を中圧から高圧まで圧縮する。従って、低段側の圧縮機２１ａ（１）の仕事量が低下するため、入力が下がり、暖房熱回収モード２（１）および暖房熱回収モード２（２）の効率を更によくできる。図１８の中圧インジェクションの場合は、圧縮機のインジェクションポートの位置で中圧の圧力が決まり、またインジェクションポートが絞りになるため、実際の圧縮機の中圧で吸入される冷媒の圧力は空調−冷蔵熱交換器４１を通った冷媒の圧力よりも低くなり、その分圧縮機の入力が増える。従って、図１８の中圧インジェクション回路は中圧インジェクションしない図３の回路よりは効率がよくなるが、図１９の２段圧縮回路よりは劣る。
【０１００】
第５に、上述の各運転モードの切り替え制御について説明する。
図２０はこの発明の冷凍空調装置における空調側冷凍サイクルの制御フローチャート、図２１はその冷凍空調装置における冷蔵側冷凍サイクルの制御フローチャートである。それぞれの制御フローチャートに基づくプログラムは別々の基板のメモリに格納され、お互いに通信を行いながら連携制御を行うように構成すると、拡張性、汎用性の高いシステムが構築できる。この場合、基板間の通信項目としては、空調機基板から冷凍機基板へは、空調用圧縮機２１ａのＯＮ／ＯＦＦ情報と変数ｎｍｏｄｅの値が、冷凍機基板から空調機基板へは、冷蔵用圧縮機２１ｂのＯＮ／ＯＦＦ情報、が送られる構成となっている。
【０１０１】
なお、ｎｍｏｄｅは、空調側冷凍サイクルと冷蔵側冷凍サイクルとの間で冷媒同士が熱交換を行っている空調−冷蔵熱交換器４１の数を示し、ｎｍｏｄｅが２の時は空調−冷蔵熱交換器４１（１）、４１（２）の両方を使っている場合、１の時は空調−冷蔵熱交換器４１（１）のみを使っている場合、０の時は空調側冷凍サイクルと冷蔵側冷凍サイクルとの間では熱交換を行っていない場合を示す。
【０１０２】
また、図２０および図２１の制御フローチャートは１つの基板上に記憶されていても同様の動作が可能なのは言うまでもなく、その場合は基板間の通信がいらなくなり、より簡素かつ応答性の速いシステムになる。また、別基板で持っている場合、ここで挙げた通信項目は、最低限動作するのに必要な項目であり、これに限らずより多くの通信を行う方が高度な制御ができる。例えば、冷凍機から空調機に冷蔵側冷凍サイクルの凝縮温度を通信すれば、冷凍機の凝縮温度が下がり過ぎて冷凍機が止まることのないように、空調用圧縮機２１ａの周波数を下げるなどの空調側冷凍サイクルの制御を行うことができ、より安定性の増した、省エネシステムが構築できる。空調機基板から冷凍機基板の通信についても、より多い方がより安定した、省エネシステムが構築できる。また、基板間の通信は接点による通信、シリアルによる通信、その他どんな方法でもよい。
なお、各運転モードにおける四方弁、開閉弁、膨張手段の制御フローチャートについては、図５〜図１５に示したので、説明を省略する。
【０１０３】
まず、空調側冷凍サイクルの制御フローチャートについて説明する。
図２０において、制御が開始されると（ＳＴ１）、空調用圧縮機２１ａがＯＮの時（ＳＴ２）は次のステップに行き、ＯＦＦの時は変数ｎｍｏｄｅを０とし（ＳＴ３）、制御を終える（ＳＴ２０）。なお、空調用圧縮機２１ａのＯＮ／ＯＦＦは、室内の設定温度と吸込空気温度との関係、保護動作、リモコンでのＯＮ／ＯＦＦなどにより、別のフローチャートで制御されている。空調用圧縮機２１ａがＯＮ（ＳＴ２）である時は、空調機の運転モードが冷房か暖房かで処理が分かれ（ＳＴ４）、更に冷凍機基板からの通信項目である冷蔵用圧縮機２１ｂのＯＮ／ＯＦＦにより処理が分かれる。
【０１０４】
空調機の運転モードが冷房でありかつ冷蔵用圧縮機２１ｂがＯＦＦ（ＳＴ５）の時には、冷蔵側冷凍サイクルからの熱回収ができないため冷房単独運転モード（ＳＴ６）にて動作させ、ｎｍｏｄｅには０を入れ（ＳＴ７）、冷蔵用圧縮機２１ｂがＯＮ（ＳＴ５）の時には、冷房熱回収モード（ＳＴ８）にて動作させ冷蔵側冷凍サイクルからの熱回収を行いながら運転させる。この時、熱交換している空調−冷蔵熱交換器４１は１つなので、ｎｍｏｄｅには１を入れる（ＳＴ９）。
【０１０５】
空調機の運転モードが暖房の時（ＳＴ４）は、冷蔵用圧縮機２１ｂがＯＦＦ（ＳＴ１０）の時には、冷蔵側冷凍サイクルからの熱回収ができないため暖房単独運転モード（ＳＴ１１）にて動作させ、ｎｍｏｄｅには０を入れ（ＳＴ１２）、冷蔵用圧縮機２１ｂがＯＮ（ＳＴ１０）の時には、暖房熱回収モード１（ＳＴ１３）にて動作させ冷蔵側冷凍サイクルからの熱回収を行いながら運転させる。この時、熱交換している空調−冷蔵熱交換器４１は２つなので、ｎｍｏｄｅには２を入れる（ＳＴ１４）。
【０１０６】
空調機の運転モードがデフロストの時は、冷蔵用圧縮機２１ｂがＯＮ（ＳＴ１５）の時には、暖房デフロストモード（ＳＴ１６）にて動作させる。これにより、冷蔵側冷凍サイクルからの熱回収を行いながら空調用室外熱交換器２７ａのデフロストを行うため、室内の暖房運転を継続しながらデフロストを行うことができ、室内の快適性を損なうことがない。この時、熱交換している空調−冷蔵熱交換器４１は２つなので、ｎｍｏｄｅには２を入れる（ＳＴ１７）。また、冷蔵用圧縮機２１ｂがＯＦＦ（ＳＴ１５）の時には、空調側冷凍サイクルの冷媒を蒸発させる熱源が確保できないため、暖房単独運転モード（ＳＴ１８）での動作を継続させ、冷蔵用圧縮機２１ｂがＯＮになるのを待つ。この時、ｎｍｏｄｅには０を入れる（ＳＴ１９）。なお、運転モードをデフロストとする判断は、空調側室外飽和温度検出手段５６の検出温度に基づき、別のフローチャートにて行う。
【０１０７】
次に、冷蔵側冷凍サイクルの制御フローチャートについて説明する。
図２１において、制御が開始されると（ＳＴ１０１）、冷凍サイクルが運転可能かどうかを判断し（ＳＴ１０２）、運転可能な時は冷蔵用圧縮機２１ｂをＯＮ（ＳＴ１０３）、運転可能でない時は冷蔵用圧縮機２１ｂをＯＦＦとする（ＳＴ１０４）。なお、運転可能な状態とは、低圧、吐出温度、高圧などの状態が予め設定されている運転可能な範囲内にある場合を意味している。また、通常の冷蔵側冷凍サイクルにおいては、低圧が設定下限値を下回ると圧力スイッチによって自然と圧縮機２１ｂがＯＦＦになり、圧力が回復すると圧縮機２１ｂがＯＮになるような構成になっており、ここでは、マイコンがＯＮ／ＯＦＦを切り替えるかのように示しているが、接点による自動ＯＮ／ＯＦＦなどその他の方法でも構わない。
【０１０８】
冷蔵用圧縮機２１ｂがＯＦＦの場合（ＳＴ１０７）は、冷蔵用送風機２８ｂをＯＦＦとし（ＳＴ１０５）、低圧制御目標値を初期化し（ＳＴ１０６）、空調機基板から通信項目である変数ｎｍｏｄｅを別の変数ｎｍｏｄｅ＿ｏに格納して（ＳＴ１１７）、制御を終える（ＳＴ１１８）。ｎｍｏｄｅ＿ｏは前の時刻のｎｍｏｄｅと言う意味で、ｎｍｏｄｅとｎｍｏｄｅ＿ｏとを比較することでｎｍｏｄｅに変化があったかどうかが分かる。冷蔵用圧縮機２１ｂがＯＮの場合（ＳＴ１０７）は、空調側冷凍サイクルの運転状態により処理が分かれる。すなわち、ｎｍｏｄｅが１以下であるかあるいは空調用圧縮機２１ａがＯＦＦである場合（ＳＴ１０８）は冷蔵用室外熱交換器ファン２８ｂを制御するためのファンコンテーブルとしてファンコンテーブル１を使用し（ＳＴ１１０）、そうでない場合すなわち空調用圧縮機２１ａがＯＮしておりかつｎｍｏｄｅが２である時は冷蔵用室外熱交換器ファン２８ｂを制御するためのファンコンテーブルとしてファンコンテーブル２を使用するようにする（ＳＴ１０９）。そして、ｎｍｏｄｅに変化があったかどうかを見て（ＳＴ１１１）、変化があった場合は冷蔵用室外熱交換器ファン２８ｂの回転数を設定回転数分変化させ（ＳＴ１１３）、変化がなかった場合は冷蔵用室外熱交換器ファン２８ｂの回転数をファンコンテーブルに従い、通常の凝縮温度制御を行う（ＳＴ１１２）。
【０１０９】
冷蔵側冷凍サイクルの冷媒が空調−冷蔵熱交換器４１にて空調側冷凍サイクルと多大な熱交換をしている場合は、冷蔵側冷凍サイクルの凝縮温度が下がり過ぎるのを防ぐため、冷蔵用室外熱交換器ファンの回転数を大きく下げる必要がある。しかし、冷蔵用室外熱交換器ファン２８ｂの制御周期および１回の制御での制御幅には制限があり、回転数を大きく下げるためには一定時間、例えば１０分以上、かかってしまい、その間に冷凍機の凝縮温度が一気に下がって冷蔵用圧縮機２１ｂを停止せざるを得なくなる可能性がある。
【０１１０】
また、逆に空調側冷凍サイクルでのモード切替により空調−冷蔵熱交換器４１での熱交換が急になくなった場合は、制御周期および制御幅の問題で、制御が遅れ、冷蔵側冷凍サイクルの凝縮温度が急に高くなり、圧縮機２１ｂの入力が増加するばかりでなく、高圧保護や吐出温度保護にかかってしまい、やはり冷蔵用圧縮機２１ｂが停止してしまうことも考えられる。これを防ぐため、空調側冷凍サイクルの運転モードの変化により空調−冷蔵熱交換器４１での熱交換量が大きく変化する場合は、強制的に送風機の回転数を一定量変化させ、冷蔵側冷凍サイクルの追従速度を上げるようにしている。
【０１１１】
次に、ｎｍｏｄｅが１以上である時（ＳＴ１１４）は、冷蔵側冷凍サイクルの過冷却量に応じ、蒸発温度制御目標値をシフトアップし（ＳＴ１１５）、ｎｍｏｄｅが０の時はこれを行わない（ＳＴ１１４）。そして、冷蔵側冷凍サイクルの蒸発温度が蒸発温度制御目標値になるように圧縮機２１ｂの周波数を制御する（ＳＴ１１６）。
【０１１２】
ｎｍｏｄｅが１以上である場合、冷蔵用冷媒は空調−冷蔵熱交換器４１（１）において冷やされ過冷却量が増加する。冷媒が過冷却されると冷蔵用ショーケース熱交換器２２ｂでの冷凍能力（冷却能力）が大きくなるが、冷蔵用ショーケースとしての負荷は変わらないため、そのままにしておくと冷蔵用圧縮機２１ｂのＯＮ／ＯＦＦが発生してしまい、効率が悪くなってしまう。そこで、圧縮機２１ｂの制御目標である蒸発温度制御目標値を過冷却量に応じて変化させてやるとよい。例えば、過冷却量が５℃以下の場合、５〜１０℃の場合、１０〜１５℃の場合、１５℃以上の場合などの区分に分け、それぞれの蒸発温度制御目標値を−１０℃、−９℃、−８℃、−７℃などと変化させる。このようにすることで冷凍能力が増加し圧縮機２１ｂのＯＮ／ＯＦＦが増えるのを防止するとともに、蒸発温度目標が高くなるため圧縮機２１ｂの周波数も低下し、より効率の高い、エネルギーの少ない運転が可能になる。なお、蒸発温度目標値は上述のように段階的に変えてもよいし、例えば蒸発温度目標値のシフトアップ量を過冷却量の１／５にするなど、過冷却量から直接演算してもよい。
【０１１３】
なお、冷蔵側冷凍サイクルの過冷却量は、冷蔵側高圧検出手段６２から演算した凝縮温度と冷蔵側液管温度検出手段６５により検出した液管温度との温度差で求められる。冷蔵側高圧検出手段６２は冷蔵用室外熱交換器２７ｂの配管に温度検出手段を取り付け直接凝縮温度を検出できるようにしてもよい。また、冷蔵側冷凍サイクルの蒸発温度は、冷蔵側低圧検出手段６１から演算して求めるものとするが、冷蔵用ショーケース熱交換器２２ｂの配管に温度検出手段を取り付け直接蒸発温度を検出できるようにしてもよい。
【０１１４】
また、図２０の制御フローチャートでは、暖房時の熱回収モードは暖房熱回収モード１に限定しているが、その他の暖房熱回収モードでもよい。暖房熱回収モード２（１）を使う場合は、図２０の制御フローチャートのＳＴ１３を暖房熱回収モード２（１）に置き換えるだけでよく、暖房熱回収モード２（２）を使う場合は、ＳＴ１３を暖房熱回収モード２（２）に置き換え、ＳＴ１４にてｎｍｏｄｅを１とすればよい。暖房熱回収モード１を使う場合は最も効率がよいが、暖房熱回収モード２（１）や暖房熱回収モード２（２）を使う場合は安定性の高いシステムが構築できるという利点がある。
【０１１５】
また、図２０の制御フローチャートを、暖房熱回収モード１、暖房熱回収モード２（１）、暖房熱回収モード２（２）のうち、２つもしくは３つ全部を使用するフローチャートとしてもよい。この場合は、外気温度と蒸発温度との温度差により運転モードの切り替えを行う。すなわち、暖房熱回収モード１においては、通常は蒸発温度は外気温度よりも高いが、空調負荷が大きくなった場合など、蒸発温度が外気温度を下回る場合が発生する。その場合は、暖房熱回収モード２（１）あるいは暖房熱回収モード２（２）に切り替え、一部の熱を外気から吸熱することで、かえって効率のよい運転が可能になる。
【０１１６】
また、図２０の制御フローチャートでは、デフロストは、暖房デフロストモード（１）にて行う場合を例に説明を行ったが、暖房デフロストモード（２）を使用するようにしてもよく、ＳＴ１６の暖房デフロストモード（１）を暖房デフロストモード（２）に置き換えるだけでよい。暖房デフロストモード（２）を使用すると、吐出配管から分岐した高温ガス冷媒の他に、空調用レシーバ２６ａを経由した冷媒の熱量もデフロストに使用できるため、デフロスト時間が短縮できる利点がある。デフロスト中の性能は、暖房デフロストモード（１）の方がよい。
【０１１７】
第６に、この発明の冷凍空調装置において、冷凍空調一体機が空調部分と冷蔵部分のそれぞれ別々の筐体に分かれた場合について説明する。
これまでの説明では、冷凍空調一体機１１の空調部分と冷蔵部分が１つの筐体に収まっている場合について述べた。そこで、まず、図２２にこの発明の冷凍空調装置において、冷凍空調一体機１１の空調部分と冷蔵部分を１つの筐体に収めた場合の外観図を示す。図２２において、冷凍空調一体機１１の下部の４辺には板状の下部パネル１１Ｃが設けられ、上部には板状の天板１１ｄが設けられる。
【０１１８】
しかしながら、空調側冷凍サイクルと冷蔵側冷凍サイクルが空調−冷蔵熱交換器４１で熱交換可能なように構成されていればよく、１つの筐体に納まっている必要はなく、別々の筐体に分かれていてもよい。図２３はこの発明の冷凍空調装置において、冷凍空調一体機１１の空調部分と冷蔵部分をそれぞれ別の筐体に収めた場合の外観図である。図２３において、冷凍空調一体機１１は空調部分１１ａと冷蔵部分１１ｂの２つの部分から構成され、冷凍空調一体機１１の下部の４辺には空調部分１１ａと冷蔵部分１１ｂ共通の下部パネル１１Ｃが設けられ、冷凍空調一体機１１下方の下部パネル１１Ｃで囲まれた空間内において双方の接続口３６ａおよび接続口３６ｂを配管により接続する。また、上部には空調部分１１ａと冷蔵部分１１ｂのそれぞれに板状の天板１１ｄ（１）と天板１１ｄ（２）が設けられる。
【０１１９】
図２４はこの冷凍空調装置の冷凍空調一体機１１の空調部分と冷蔵部分をそれぞれ別の筐体に収めた場合の冷媒回路図であり、空調部分１１ａと冷蔵部分１１ｂの２つの部分から構成され、それぞれが別々の筐体に分かれており、双方の接続口３６ａおよび３６ｂの間を配管で接続して、空調冷蔵一体機を構成している。
【０１２０】
なお、図２４では空調−冷蔵熱交換器４１を空調部分１１ａ側に備え、空調用の冷凍サイクル上に接続口３６を設けたものを示したが、空調−冷蔵熱交換器４１を冷蔵部分１１ｂ側に備え、冷蔵または冷凍用の冷凍サイクル上に接続口３６を設けてもよい。
【０１２１】
なお、図２４では負荷側の熱交換器、すなわち空調用室内熱交換器２２ａと冷蔵用または冷凍用ショーケース熱交換器２２ｂに接続される負荷側接続口３７ａ、３７ｂをそれぞれの筐体の接続部とする構成例を示すが、これらの負荷側熱交換器をそれぞれの筐体に含める構成であってもよい。
【０１２２】
また、双方の接続口３６ａおよび接続口３６ｂはバルブ、フレア加工を施した配管を容易に取り付けられるフレアプラグ、熱を加えるだけで容易に配管の取り外し接続が可能なロウ付加工等、冷蔵用冷媒回路の配管を配管カッター等の手段により強制的に切断する作業を伴わずに、配管を容易に取り外し接続できる構造にするのがよい。このように構成すると、空調部分１１ａと冷蔵部分１１ｂとを別々に搬入し現地で接続配管により組み合わせて冷凍空調一体機１１を構成することができる。冷凍空調一体機１１を屋上に設置する場合など、重量が重いためクレーンなどを使わないと搬入できないが、それぞれを別々に構成すると軽量のため人手による搬入も可能で、エレベータに乗せて屋上まで搬送することもでき、工事性が非常によい。
なお、配管を容易に取り外し接続できる構造が不要の場合には、双方の接続配管を溶接により接続してもよい。
【０１２３】
また、冷蔵負荷が大きい店舗の場合は、冷蔵部分１１ｂのみをより容量の大きいものにするだけで対応でき、設備変更にも簡単に対応できる。あるいは空調機を２台に分け、１台のみを冷凍機を熱交換可能に構成することもでき、この場合は冷凍空調一体機１１の空調部分１１ａの容量が冷凍機よりも小さくなる。図２５に、この発明の冷凍空調装置において、冷凍空調一体機１１の空調部分１１ａと冷蔵部分１１ｂをそれぞれ別の筐体に収め、冷蔵部分１１ｂの容量が空調部分１１ａの容量よりも大きいものにした場合の外観図を示す。
【０１２４】
また、このように構成しておくと、空調部分１１ａ、冷蔵部分１１ｂとも、通常の空調機、冷蔵冷凍機を若干改造するだけで構成できるため、将来的に圧縮機やその他の通常の空調機、冷蔵冷凍機を構成している部品が高性能化した場合に、特別な開発なしに、冷凍空調一体機１１の部品を置き換えることができ、永続的に性能のよい機器構成とすることができる。
【０１２５】
また、店舗の売り場面積がもっと大きい場合あるいは北海道等の北国へ設置された場合などの空調負荷が大きい場合に、接続口３６ａと接続口３６ｂを分離し、空調熱源側接続口３６ａに別の大容量の凝縮器を接続することで空調能力を増加させることができ、新たに別の空調機を設置する場合に比べ、安価に構成できるというメリットがある。
【０１２６】
また、空調−冷蔵熱交換器４１の関連の部分を更に別筐体として構成することも可能であり、このように構成すると更に設置、構成の自由度が広がり、空調−冷蔵熱交換器部の代わりに空調専用の熱交換器および冷蔵あるいは冷凍専用の熱交換器を接続すれば、空調用の冷凍サイクルと冷蔵または冷凍用の冷凍サイクルを全く別々に構成することもでき、客先のニーズに応じた自由なシステムを構成することができるようになる。
【０１２７】
また、図２４では空調部分１１ａと冷蔵部分１１ｂとの間の接続配管が４本になる空調冷蔵一体機の冷媒回路を示したが、接続配管をより少なくすることも可能であり、図２６に３本の接続配管での接続した空調冷蔵一体機の冷媒回路、図２４に２本の接続配管での接続した空調冷蔵一体機の冷媒回路を示し、接続配管での接続本数が少なくなればなるほど、設置自由度が高くなる。
但し、図２６は空調−冷蔵熱交換器（２）の後で冷蔵用冷媒を分流しているため空調−冷蔵熱交換器（１）での冷蔵冷凍サイクルの過冷却効果を十分に生かしきれておらず、図２４の構成に比べると若干性能向上分が小さくなるという欠点があり、図２７は冷蔵用レシーバ２６ｂを中圧レシーバとして動作させるため通常の冷蔵冷凍機をそのまま使うわけに行かず機器の汎用性に欠けるという欠点がある。
【０１２８】
なお、図２３および図２５の冷凍空調一体機１１では、天板１１ｄ（１）と天板１１ｄ（２）をそれぞれ空調部分１１ａと冷蔵部分１１ｂに設けたものを示したが、１つの天板１１ｄを設けてもよく、１つの天板１１ｄを設けた場合の冷凍空調一体機１１の外観図を図２８に示す。このように、１つの天板１１ｄとすることにより、空調部分１１ａと冷蔵部分１１ｂとの接続配管にゴミがたまったり、あるいは雨や環境の影響で接続配管が経年的に劣化するのを防ぐことができ、永続的に省エネ効果を得られる信頼性の高い装置とすることができる。
【０１２９】
実施の形態２．
これまでの説明は、冷凍空調一体機１１に接続するショーケースが冷蔵用あるいは冷凍用のどちらかである場合を例に述べたが、冷蔵用ショーケースと冷凍用ショーケースの両方を冷凍空調一体機１１に接続することもでき、その場合の実施形態について、説明する。
第１に、この発明の冷凍空調装置において、冷凍空調一体機にコンビニエンスストア等の店舗の冷蔵用ショーケースと冷凍用ショーケースの両方を接続した構成について説明する。
【０１３０】
図２９はこの発明を実施するための実施の形態２における冷凍空調装置をコンビニエンスストア等の店舗の空調・冷蔵機器へ接続した図である。図２９において、店舗１４内に空調用室内吹出口１２ｃと冷蔵用ショーケース１３ａと冷凍用ショーケース１３ｂがそれぞれ複数台配置されている。空調用吹出口１２ｃは室内に空気を搬送する空調用吹出ダクト１２ｂを介して空調用室内機１２ａに接続されており、空調用室外機１２ａは空調用室外機１０および空調冷蔵一体機１１に、冷蔵用ショーケース１３ａは空調冷蔵一体機１１に、冷凍用ショーケース１３ｂは冷凍用熱交換ユニット１５を介して空調冷蔵一体機１１に、それぞれ接続され、冷蔵用ショーケース１３ａで食品や飲料を常時冷蔵し、冷凍用ショーケース１３ｂで食品や飲料を常時冷凍し、空調機では外気温度に応じて室内を冷房あるいは暖房している。
【０１３１】
第２に、この発明の冷凍空調装置の冷媒回路および動作について説明する。
図３０は図２９の冷媒回路図であり、空調冷蔵一体機１１および冷凍用熱交換ユニット１５の冷媒回路図を示す。図３０において、空調用の冷媒回路と冷蔵用の冷媒回路の２つの独立した冷媒回路があり、その双方が第二の冷媒冷媒熱交換器である空調−冷蔵熱交換器４１に接続され、そこで双方の冷媒が混じることなく、熱交換をするように構成されている。
【０１３２】
そこで、空調用の冷媒回路の動作については、実施の形態１と同様であり、省略する。
次に、冷蔵用の冷媒回路および冷凍用の冷媒回路の動作について説明する。
冷蔵用圧縮機２１ｂにより圧縮され高温高圧になった冷媒は、冷蔵用室外熱交換器２７ｂにて冷蔵用室外熱交換器用ファン２８ｂの作用により冷媒の一部が凝縮した後、空調−冷蔵熱交換器４１へ送られ、空調用冷媒回路を流れる低温の冷媒と熱交換をして残りの冷媒が凝縮し過冷却され、冷蔵負荷側開閉弁８０へ流れる流路と冷凍用熱交換ユニット用開閉弁７７へ流れる流路とに分流される。冷蔵負荷側開閉弁８０を通った冷媒は、冷蔵用膨張手段２３ａにて膨張し低温低圧の冷媒になり、冷蔵用ショーケース熱交換器２２ｂにて蒸発し、冷蔵用圧縮機２１ｂへ戻る。この際、冷蔵用膨張手段２３ｂは冷蔵用ショーケース熱交換器２２ｂ出口での冷媒の過熱度が一定になるように冷媒流量を調整しており、冷蔵負荷側開閉弁８０は冷蔵用ショーケースの庫内温度によって開閉され庫内温度を一定範囲内に制御している。また、冷蔵用圧縮機２１ｂは、冷蔵荷側開閉弁８０の開閉により、吸入冷媒圧力が一定値以下になると停止し一定値以上になると動作するようになっている。
【０１３３】
一方、分流され冷凍用熱交換ユニット用開閉弁７７を通った冷媒は、冷凍用熱交換ユニット用膨張手段２９にて膨張し低温低圧の冷媒になり、冷蔵−冷凍熱交換器４２にて冷凍用冷凍サイクルを流れる冷媒と熱交換をして蒸発し、冷蔵用ショーケース熱交換器２２ｂを通った冷媒と合流し、冷蔵用圧縮機２１ｂへ戻る。この際、冷蔵用ショーケース熱交換器２２ｂを流れる冷媒と冷蔵−冷凍熱交換器４２を流れる冷媒とは同じ圧力である。
【０１３４】
次に、冷凍用の冷媒回路の動作について説明する。
冷凍用圧縮機２１ｃにより圧縮され中温中圧になった冷媒は、冷蔵−冷凍熱交換器４２にて冷蔵側冷凍サイクルを流れる冷媒と熱交換をして凝縮し、冷凍負荷側開閉弁８０ｃを通り、冷凍用膨張手段２３ｃにて膨張し低温低圧の冷媒になり、冷凍用ショーケース熱交換器２２ｃにて蒸発し、冷凍用圧縮機２１ｃへ戻る。この際、冷凍用膨張手段２３ｃは冷凍用ショーケース熱交換器２２ｃ出口での冷媒の過熱度が一定になるように冷媒流量を調整しており、冷凍負荷側開閉弁８０ｃは冷凍用ショーケースの庫内温度によって開閉され庫内温度を一定範囲内に制御している。また、冷凍用圧縮機２１ｃは、冷凍負荷側開閉弁８０ｃの開閉により、吸入冷媒圧力が一定値以下になると停止し一定値以上になると動作するようになっている。
【０１３５】
ここで、冷凍用熱交換ユニット用膨張手段２９を冷蔵−冷凍熱交換器４２出口での冷媒の過熱度が一定になるように冷媒流量を調整するように動作させ、冷凍用熱交換ユニット用開閉弁７７を、冷凍用圧縮機２１ｃがＯＮの時は開、ＯＦＦの時は閉というように冷凍用圧縮機２１ｃの動作と連動させるようにする。すると、冷凍負荷側開閉弁８０ｃと冷凍用熱交換ユニット用開閉弁７７、冷凍用膨張手段２３ｃと冷凍用熱交換ユニット用膨張手段２９、冷蔵用ショーケース熱交換器２２ｂと冷蔵−冷凍熱交換器４２とがそれぞれ対応して同じような動作をすることになり、冷蔵−冷凍熱交換器４２を冷蔵用ショーケース熱交換器２２ｂと同様に、冷蔵側冷凍サイクルにとっての負荷の一つとして扱うことができるようになる。このように構成することで、冷凍用冷凍サイクルは、単に部品を接続して冷凍サイクルを構成し、冷蔵側冷凍サイクルの負荷として接続するだけで動作し、非常に汎用性の高い接続形態とすることができる。
【０１３６】
また、単に圧縮機２１ｃの低圧スイッチにより、圧縮機２１ｃのＯＮ／ＯＦＦ、開閉弁７７ｃの開／閉を制御することができるため、冷凍用熱交換ユニット１５には基板やマイコンを内蔵させずに構成することができる。また、圧縮機２１ｃはノンインバータ型の圧縮機で構成可能であるが、インバータ型のものとしてもよく、この場合は、冷蔵側冷凍サイクルへの放熱量が一定し、より安定したシステムとすることができる。
【０１３７】
第３に、空調側冷凍サイクルと冷蔵側冷凍サイクルと冷凍用冷凍サイクルの動作をモリエル線図を用いて説明する。
図３１はこの発明の冷凍空調装置において、空調側冷凍サイクルと冷蔵側冷凍サイクルと冷凍用冷凍サイクルとが同一の冷媒を使用しているものとし、これらを合わせてモリエル線図に記したものである。なお、図２７に示してある状態は暖房熱回収モード１にて冷凍サイクルを動作させている時のものである。
【０１３８】
この時、空調用冷媒は、室内空気と熱交換を行って凝縮し、空調−冷蔵熱交換器４１にて冷蔵用冷媒と熱交換を行って蒸発しているため、空調用冷媒の蒸発温度は外気温とは無関係に冷蔵用冷媒の凝縮温度によって決まり、外気温よりも高い蒸発温度とすることができる。
【０１３９】
また、冷蔵用冷媒は、外気と熱交換を行って凝縮し、大半の冷媒は冷蔵用ショーケース熱交換器２２ｂにて冷蔵用ショーケース内空気と熱交換をして蒸発し、一部の冷媒は冷蔵−冷凍熱交換器４２にて冷凍用冷媒と熱交換を行い蒸発する。
【０１４０】
更に、冷凍用冷媒は、冷蔵−冷凍熱交換器４２にて冷蔵用冷媒と熱交換を行って凝縮し、冷凍用ショーケース熱交換器２２ｃにて冷凍用ショーケース内空気と熱交換をして蒸発している。従って、冷凍用冷媒の凝縮温度は外気温とは無関係に冷蔵用冷媒の蒸発温度によって決まり、外気温よりも低い凝縮温度とすることができる。
【０１４１】
すなわち、空調用冷媒の蒸発温度を外気温よりも高くし、冷凍用冷媒の凝縮温度を外気温よりも低い温度とすることができ、通常の空調機、冷蔵用冷凍機、冷凍用冷凍機がそれぞれ単独に別置設置されている場合に対し、非常に大きな省エネ効果を得ることが可能である。
【０１４２】
なお、図３１では、説明を分かりやすくするため、空調用冷媒と冷蔵用冷媒と冷凍用冷媒とが同じ冷媒である場合を例に説明を行ったが、それぞれ利用温度帯が異なり、各温度帯に適した別々の冷媒を使用することもでき、同様の省エネ効果を得ることができる。空調用冷媒としては、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃなどのフロン系の冷媒やＣＯ２冷媒などが使用でき、冷蔵用冷媒としては、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０４Ａなどのフロン系の冷媒やその他の冷媒が使用でき、冷凍用冷媒としては、Ｒ４１０Ａ、Ｒ４０７Ｃ、Ｒ４０４Ａなどのフロン系の冷媒やその他の冷媒が使用できるが、どれもこれに限ったものではなく、どんな冷媒の組み合わせでもよい。また、それぞれの冷凍サイクルが独立しているため、冷凍機油もそれぞれの冷凍サイクルに適した冷凍機油を使用することができ、それぞれ異なった冷凍機油を使用しても一向に構わない。
【０１４３】
また、ここでは、空調用冷媒と冷蔵用冷媒とが熱交換をし、冷蔵用冷媒と冷凍用冷媒とが熱交換を行う冷凍空調装置について説明を行ったが、空調用冷凍サイクルをなくして、冷蔵用冷凍サイクル内を流れる冷蔵用冷媒と冷凍用冷凍サイクル内を流れる冷凍用冷媒とが熱交換を行うように冷凍装置を構成してもよく、冷凍用冷媒の凝縮温度を外気温よりも低い温度とすることができ、通常の冷蔵用冷凍機、冷凍用冷凍機がそれぞれ単独に別置設置されている場合に対し、非常に大きな省エネ効果を得ることが可能である。
【０１４４】
また、冷凍用冷凍サイクルおよび冷蔵−冷凍熱交換器を一つの筐体内に収めると、非常にコンパクトな筐体とすることができ、店内のショーケースの上部や背面に設置することにより、空調機や冷蔵用冷凍機が置かれている屋外や機械室のスペースを削減することができる。
【０１４５】
ここで、以上説明したこの発明の構成において、空調用圧縮機２１ａ、冷蔵用または冷凍用圧縮機２１ｂ、あるいは冷凍用圧縮機２１ｃに対しインバータ駆動のＤＣブラシレスモータで駆動するスクロールやロータリーなどの圧縮機を使用することにより一層効率の改善が可能になる。
【０１４６】
また、空調機用冷凍サイクルを複数設け、空調専用の冷凍サイクルと冷蔵または冷凍用冷凍サイクルの凝縮器と空調−冷蔵熱交換器で熱交換可能に接続されている空調機を設けることができる。すなわち、図１のようにコンビニエンスストア等の店舗１４内に空調用室内機１２ａと冷蔵用ショーケース１３がそれぞれ複数台配置され、空調用室内機１２ａは空調用室外機１０および空調冷蔵一体機１１に、冷蔵用ショーケース１３は空調冷蔵一体機１１にそれぞれ接続されている。この店舗１４において、空調冷蔵一体機１１は暖房時に運転を優先するように制御される。すなわち暖房モードで店舗の運転が行われるときは空調冷蔵一体機１１の空調側冷凍サイクルをまず運転させ、暖房能力が足りなくて室温が低下する時だけ、空調用室外機１０を運転させる。また、冷房時は、空調用室外機１０と空調冷蔵一体機１１の空調側冷凍サイクルとを同じように動作させるようにするか、あるいは空調用室外機１０を優先的に動作させ、冷房能力が不足する時だけ空調冷蔵一体機１１の空調側冷凍サイクルを運転させるようにする。このように冷房と暖房で優先的に運転させる空調用室内機を区分けすることにより従来の空調機、冷凍機分散の店舗内システムの装置よりそれぞれの室外機の特性に合わせた最適運転を行うことができ、効率的な運転が可能になり、エネルギーの低減を行うことができる。
【０１４７】
さらに、冷蔵用圧縮機２１ｂのＯＮ／ＯＦＦに伴う開閉弁の切り替えは、冷蔵用圧縮機２１ｂが停止する直前に行うのが望ましいが、空調−冷蔵熱交換器４１およびその中を流れている冷蔵用冷媒に熱容量があるため、冷蔵用圧縮機２１ｂが停止した直後に切り替えても、空調側の低圧が運転を継続できなくなるところまで低下することもなく、運転を継続できることが分かっている。
【０１４８】
しかし、空調用冷媒は、空調−冷蔵熱交換器４１にて高温高圧の冷蔵用冷媒と熱交換を行っている時は低圧が高いが、空調用室外熱交換器２７ａにて冷たい外気と熱交換を行うようになると低圧が低くなる。そして、この変化が急に起こると、空調用圧縮機２１ａへの液バックが起こり、これが何回も繰り返されると空調用圧縮機２１ａが壊れて、運転が継続できなくなってしまう事態に陥る可能性がある。そこで、運転モード切替時には、空調用膨張手段２３ａ（２）をいきなり開けずに、ある程度絞った状態を一定時間保持した後、通常の制御に入る方が望ましく、これにより空調用圧縮機２１ａに多大な量の冷媒が一気に戻るのを防ぐことができる。また、圧縮機２１ａの周波数も運転モード切替後の一定時間低い周波数に保つと、より液バックを防ぐ効果が大きくなる。
【０１４９】
以上のように、本発明の冷凍空調装置は、空調側冷凍サイクルと冷蔵側または冷凍側冷凍サイクルと、双方を流れる冷媒が互いに熱交換可能な冷媒冷媒熱交換器を有し、空調側冷凍サイクルには冷媒が直列に流れるように複数の絞り手段を備え、その複数の絞り手段の間の流路と冷媒冷媒熱交換器とを接続し、中圧状態の冷媒を冷媒冷媒熱交換器に流すようにしたことで、運転モード切替時や負荷変動時の損失を少なくし、安定してエネルギーの少ない運転をさせることができる。
【０１５０】
また、空調側レシーバを設けることで、運転モード毎の余剰冷媒を調整でき、更に安定運転ができるようにし、運転時期、運転モードにとらわれず、効率がよい、エネルギーの少ない運転を可能にする。
【０１５１】
また、冷蔵側または冷凍側冷凍サイクルにレシーバを設け、その前後に冷媒冷媒熱交換器を設置し、運転モード毎に熱交換をさせる冷媒冷媒熱交換器を切り替えることで、各運転モード毎に最適な運転状態を作り出し、より省エネにすることができる。
【０１５２】
また、空調側冷凍サイクルと冷蔵側冷凍サイクルと冷凍側冷凍サイクルの３つの冷凍サイクルを持ち、冷媒冷媒熱交換器により、空調側冷凍サイクルと冷蔵側冷凍サイクル、冷蔵側冷凍サイクルと冷凍側冷凍サイクルとが熱交換可能なように構成することで、更に効率のよい、エネルギーの少ない運転を可能にする。
また、冷凍空調一体機が空調部分と冷蔵部分のそれぞれ別々の筐体に分けたので、軽量のため人手による搬入も可能となり、工事性が非常によい。
【図面の簡単な説明】
【０１５３】
【図１】この発明の実施の形態１を示す冷凍空調装置による店舗の空調・冷凍機接続図である。
【図２】この発明の実施の形態１を示す別の冷凍空調装置による店舗の空調・冷凍機接続図である。
【図３】この発明の実施の形態１を示す冷凍空調装置の冷媒回路図である。
【図４】この発明の実施の形態１を示す冷凍空調装置のモリエル線図である。
【図５】この発明の実施の形態１を示す冷凍空調装置の暖房熱回収モード１の動作説明図である。
【図６】この発明の実施の形態１を示す冷凍空調装置の暖房熱回収モード２（１）の動作説明図である。
【図７】この発明の実施の形態１を示す冷凍空調装置の暖房熱回収モード２（２）の動作説明図である。
【図８】この発明の実施の形態１を示す冷凍空調装置の暖房熱回収モード２（２）の他の動作説明図である。
【図９】この発明の実施の形態１を示す冷凍空調装置の暖房単独運転モードの動作説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態１を示す冷凍空調装置の暖房デフロストモード（１）の動作説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態１を示す冷凍空調装置の暖房デフロストモード（２）の動作説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態１を示す冷凍空調装置の冷房熱回収モードの動作説明図である。
【図１３】この発明の実施の形態１を示す冷凍空調装置の冷房熱回収モードの他の動作説明図である。
【図１４】この発明の実施の形態１を示す冷凍空調装置の冷房熱回収モードの他の動作説明図である。
【図１５】この発明の実施の形態１を示す冷凍空調装置の冷房単独運転モードの動作説明図である。
【図１６】この発明の実施の形態１を示す冷凍空調装置の冷媒回路図である。
【図１７】この発明の実施の形態１を示す冷凍空調装置の冷媒回路図である。
【図１８】この発明の実施の形態１を示す冷凍空調装置の冷媒回路図である。
【図１９】この発明の実施の形態１を示す冷凍空調装置の冷媒回路図である。
【図２０】この発明の実施の形態１を示す冷凍空調装置の空調側冷凍サイクルの制御フローチャートである。
【図２１】この発明の実施の形態１を示す冷凍空調装置の冷蔵側冷凍サイクルの制御フローチャートである。
【図２２】この発明の実施の形態１を示す冷凍空調装置の冷凍空調一体機の外観図である。
【図２３】この発明の実施の形態１を示す冷凍空調装置の別の冷凍空調一体機の外観図である。
【図２４】この発明の実施の形態１を示す冷凍空調装置の別の空調冷蔵一体機の冷媒回路図である。
【図２５】この発明の実施の形態１を示す冷凍空調装置の別の冷凍空調一体機の外観図である。
【図２６】この発明の実施の形態１を示す冷凍空調装置の別の空調冷蔵一体機の冷媒回路図である。
【図２７】この発明の実施の形態１を示す冷凍空調装置の別の空調冷蔵一体機の冷媒回路図である。
【図２８】この発明の実施の形態１を示す冷凍空調装置の別の冷凍空調一体機の外観図である。
【図２９】この発明の実施の形態２を示す冷凍空調装置による店舗の空調・冷凍機接続図である。
【図３０】この発明の実施の形態２を示す冷凍空調装置の冷媒回路図である。
【図３１】この発明の実施の形態２を示す冷凍空調装置のモリエル線図である。
【符号の説明】
【０１５４】
１０  空調用室外機、  １１  冷凍空調一体機、  １１ａ  空調部分、  １１ｂ  冷蔵部分、  １１Ｃ  下部パネル、  １１ｄ  天板、  １２ａ  空調用室内機、  １２ｂ  空調用吹出ダクト、  １２ｃ  空調用室内吹出口、  １３  冷蔵用または冷凍用ショーケース、  １４  店舗、  １５  冷凍用熱交換ユニット、  ２１ａ  空調用圧縮機、  ２１ｂ  冷蔵用または冷凍用圧縮機、  ２１ｃ  冷凍用圧縮機、  ２２ａ  空調用室内熱交換器、  ２２ｂ  冷蔵用または冷凍用ショーケース熱交換器、  ２２ｃ  冷凍用ショーケース熱交換器、  ２３ａ（１）〜（３）  空調用膨張手段、  ２３ｂ  冷蔵用または冷凍用膨張手段、  ２３ｃ  冷凍用膨張手段、  ２５ａ  空調用室内熱交換器用ファン、  ２５ｂ  冷蔵用または冷凍用ショーケース熱交換器ファン、  ２５ｃ  冷凍用ショーケース熱交換器ファン、  ２６ａ  空調用レシーバ、  ２６ｂ  冷蔵用または冷凍用レシーバ、  ２７ａ  空調用室外熱交換器、  ２７ｂ  冷蔵用または冷凍用室外熱交換器、  ２８ａ  空調用室外熱交換器用ファン、  ２８ｂ  冷蔵用または冷凍用室外熱交換器ファン、  ２９  冷凍用熱交換ユニット用膨張手段、  ３１  四方弁などの流路切り替え手段、  ３２  空調側逆止弁、  ３３  冷蔵側逆止弁、  ３４  空調側中圧熱交換用絞り手段、  ３５  空調側中圧熱交換用逆止弁、  ３６ａ  空調熱源側接続口、  ３６ｂ  冷蔵熱源側接続口、  ３７  負荷側接続口、  ３８  冷蔵側３管用逆止弁、  ３９  冷蔵側２管用絞り手段、  ４１  空調−冷蔵熱交換器、  ４２  冷蔵−冷凍熱交換器、  ５０  空調側圧縮機吐出温度検出手段、  ５１  室内空気温度検出手段、  ５２  空調側室内飽和温度検出手段、  ５３  空調側室内液管温度検出手段、  ５４  空調側室外液管温度検出手段、  ５５  外気温度検出手段、  ５６  空調側室外飽和温度検出手段、  ５７  空調側蒸発器出口温度検出手段、  ５８  空調−冷蔵熱交換器入口温度検出手段、  ５９  空調−冷蔵熱交換器出口温度検出手段、  ５９（２）  第二の空調−冷蔵熱交換器出口温度検出手段、６１  冷蔵側低圧検出手段または蒸発温度検出手段、  ６２  冷蔵側凝縮温度検出手段もしくは高圧検出手段、  ６３  冷蔵側吐出温度検出手段、  ６４  庫内温度検出手段、  ６５  冷蔵側液管温度検出手段、  ７１  空調側デフロスト流路切替用開閉弁、  ７２  空調側熱交流路切替用開閉弁、  ７３  空調側熱交流路切替用開閉弁、  ７４  冷蔵側熱交流路切替用開閉弁、  ７５  冷蔵側熱交流路切替用開閉弁、  ７６  空調側中圧熱交換用開閉弁、  ７７  冷凍用熱交換ユニット用開閉弁、  ７８  空調用吸入側開閉弁、  ７９  空調用圧縮機バイパス用開閉弁、  ８０  冷蔵または冷凍負荷側開閉弁、  ８０ｃ  冷凍負荷側開閉弁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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